Traitement de l’eau : la lumière aide à décomposer les hormones


Traitement de l'eau : la lumière aide à décomposer les hormones

Système de filtration membranaire photocatalytique avec simulateur solaire. Les membranes sont recouvertes de dioxyde de titane. Crédits photo : Markus Breig, KIT

Les micropolluants dans l’eau sont souvent des qui s’accumulent dans l’environnement et peuvent avoir des effets négatifs sur les humains et les animaux. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et de l’Institut Leibniz de technologie de (IOM) de Leipzig ont maintenant mis au point un procédé de dégradation photocatalytique de ces polluants lorsqu’ils traversent des membranes polymères. est montré dans nanotechnologie de la nature. Une réaction chimique est déclenchée par une irradiation lumineuse, à la suite de laquelle les hormones stéroïdes sont décomposées sur les membranes recouvertes de dioxyde de titane.

Partout où les gens vivent, les hormones utilisées, par exemple, dans les contraceptifs ou dans l’agriculture se retrouvent dans les eaux usées. Les hormones stéroïdes telles que les hormones sexuelles et les corticostéroïdes peuvent s’accumuler dans l’environnement et affecter les humains et les animaux en affectant le développement comportemental et la fertilité. Par exemple, les hormones sexuelles peuvent amener les poissons mâles à développer des caractéristiques sexuelles femelles. Par conséquent, il est important d’éliminer les hormones ainsi que d’autres micropolluants des eaux usées avant qu’elles ne soient renvoyées dans le cycle naturel de l’eau à partir duquel l’eau potable est obtenue. « L’approvisionnement des personnes en eau potable est actuellement l’un des défis les plus importants au monde », déclare le professeur Andrea Iris Schäfer, responsable de l’Institut de technologie avancée des membranes (IAMT) au KIT. « Les micropolluants constituent une menace majeure pour notre avenir car ils affectent notre fertilité et notre fonction cérébrale. »

Inspiré de la technologie des cellules solaires

Schäfer s’occupe depuis des années du traitement de l’eau par nanofiltration. Pour ce faire, elle utilise des membranes polymères avec des pores de taille nanométrique. Cependant, la nanofiltration nécessite une pression élevée et donc beaucoup d’énergie. De plus, des micropolluants peuvent s’accumuler dans les matériaux de la membrane polymère et pénétrer progressivement dans l’eau filtrée. Même si les polluants sont complètement éliminés, un flux de polluants concentrés peut se développer et nécessiter un traitement supplémentaire.

Inspiré par la technologie des cellules solaires, le domaine de travail du professeur Bryce S. Richards du KIT, Schäfer a eu l’idée de revêtir des membranes polymères de dioxyde de titane et de concevoir des membranes photocatalytiques. Des nanoparticules de dioxyde de titane photocatalytiquement actives sont appliquées sur des membranes de microfiltration dont les pores sont légèrement plus grands que dans la nanofiltration. Une réaction chimique est alors déclenchée par irradiation avec de la lumière, à la suite de laquelle les hormones stéroïdes sont décomposées au niveau des membranes. Avec son équipe de l’IAMT et ses collègues de l’Institut Leibniz pour la technologie des surfaces (IOM), Leipzig, Schäfer a maintenant concrétisé son idée et présenté la nouvelle technologie nanotechnologie de la nature.

catalyseur pour l’eau

« Nous avons développé un catalyseur pour l’eau », déclare Schäfer, résumant son travail. Avec les membranes polymères photocatalytiques, les hormones stéroïdes ont été éliminées en mode flux continu jusqu’à la de détection analytique de 4 ng/l. En effet, les concentrations mesurées étaient très proches de 1 ng/l, la valeur limite de la nouvelle directive de l’OMS sur l’eau potable. Les chercheurs optimisent désormais leur technologie en réduisant le temps nécessaire et la consommation d’énergie. De plus, elle se concentre sur l’utilisation de la lumière naturelle. Ses recherches visent notamment à dégrader d’autres polluants par photocatalyse, comme les produits chimiques industriels comme les substances perfluoroalkylées et polyfluorées (PFAS) ou les pesticides comme le glyphosate. Un autre objectif est de développer la technologie.


Traitement de l’eau : éliminer les hormones avec la lumière du soleil


Plus d’information:
Shabnam Lotfi et al, Dégradation photocatalytique des micropolluants d’hormones stéroïdiennes à travers des membranes de polyéthersulfone revêtues de TiO2 dans un processus à flux continu, nanotechnologie de la nature (2022). DOI : 10.1038/s41565-022-01074-8

Fourni par l’Institut de technologie de Karlsruhe

Citation: Traitement de l’eau : la lumière à dégrader les hormones (21 avril 2022) Extrait le 22 avril 2022 de https://phys.org/news/2022-04-degrade-hormones.html

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