Utilisation de déchets de microbrasserie pour synthétiser des points quantiques de carbone


Bière

Crédit photo : domaine public CC0

Le treber, le grain restant des brasseries, est réutilisé dans l’alimentation animale depuis plusieurs années. Ce matériau pourrait également être utilisé dans les nanotechnologies. L’équipe du professeur Federico Rosei de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) a montré que les déchets de microbrasserie pouvaient être utilisés comme source de la synthèse de points quantiques. Les travaux, réalisés en collaboration avec Claudiane Ouellet-Plamondon de l’École de technologie supérieure (ÉTS), ont été publiés dans le Journal of the Royal Society of Chemistry Progrès du RSC.

Les points quantiques sont souvent considérés comme des « atomes artificiels » et sont utilisés pour transmettre la lumière. Avec un certain nombre de propriétés physico-chimiques intéressantes, ce type de nanotechnologie a été utilisé avec succès comme capteur en biomédecine ou comme LED dans les écrans de nouvelle génération. Mais il y a un inconvénient. Les points quantiques actuels sont fabriqués avec des métaux lourds et toxiques comme le cadmium. Le carbone est une alternative intéressante, tant pour sa biocompatibilité que pour son accessibilité.

Une approche soucieuse de l’environnement

Le choix des déchets de brasserie comme matériau de départ est venu de Daniele Benetti, postdoctorant à l’INRS, et d’Aurel Thibaut Nkeumaleu, étudiant à la maîtrise à l’ÉTS, qui ont dirigé les travaux. Fondamentalement, ils voulaient mener diverses expériences avec des matériaux accessibles. Les scientifiques ont donc conclu une collaboration avec les Brasseurs de Montréal pour conserver leurs résidus de céréales.

« L’utilisation de grains de bière met en évidence à la fois une approche respectueuse de l’environnement de la gestion des déchets et une matière première alternative pour la synthèse de points quantiques de carbone dans une perspective d’économie circulaire », déclare le professeur Rosei.

L’avantage d’utiliser les déchets de brasserie comme source de points quantiques de carbone est qu’ils sont naturellement enrichis en azote et en phosphore. Cela évite le besoin de produits chimiques purs.

« Cette recherche a été très amusante et a montré ce que nous pouvons faire avec les sous-produits de la bière », déclare Claudiane Ouellet-Plamondon, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les matériaux de construction multifonctionnels durables à l’ÉTS. « De plus, l’ÉTS est située sur le site de l’ancienne Brasserie Dow, qui fut l’une des plus importantes brasseries du Québec jusqu’aux années 1960. Il y a donc un lien historique et culturel à ce travail.

Une méthode accessible

En plus d’utiliser des matériaux biosourcés, l’équipe de recherche a voulu montrer qu’il est possible de produire des points quantiques de carbone avec des moyens communs. Les scientifiques ont utilisé un four à micro-ondes domestique pour carboniser les grains épuisés, ce qui a donné une poudre noire. Il a ensuite été mélangé avec de l’eau distillée et replacé dans le four à micro-ondes. Un passage en centrifugeuse et une filtration poussée ont permis d’obtenir les quantum dots. Leur produit fini a pu identifier et quantifier les métaux lourds ainsi que d’autres polluants qui affectent la qualité de l’eau, l’environnement et la santé humaine.

Les prochaines étapes consisteront à caractériser ces points quantiques de carbone provenant des déchets de brasserie au-delà de la preuve de concept. L’équipe de recherche pense que cette nanotechnologie a le potentiel de devenir des capteurs de sophistiqués pour diverses solutions aqueuses, même dans des cellules vivantes.


Photons jumeaux de différents points quantiques


Plus d’information:
Aurel Thibaut Nkeumaleu et al., Points de carbone obtenus à partir de drèches de brasserie pour la détection de métaux, Progrès du RSC (2022). DOI : 10.1039/D2RA00048B

Fourni par l’Institut national de la recherche scientifique – INRS

Citation: Utilisation de déchets de microbrasserie pour synthétiser des points quantiques de carbone (2022, 22 juin), récupéré le 22 juin 2022 sur https://phys.org/news/2022-06-microbrewery-carbon-quantum-dots.html

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