L’extérieur du micromoteur dans cette étude est recouvert de laccase, un composé chimique. Cela permet au moteur de convertir l’urée présente dans l’eau en ammoniac. Crédit : Institut de Recherche Chimique de Catalogne (ICIQ)
Des chercheurs de l’ICIQ en Espagne ont conçu des micromoteurs qui se déplacent tout seuls pour purifier les eaux usées. Le processus crée de l’ammoniac, qui peut servir de source d’énergie verte. Désormais, une méthode d’IA développée à l’Université de Göteborg sera utilisée pour régler les moteurs afin d’obtenir les meilleurs résultats possibles.
Les micromoteurs sont apparus comme un outil prometteur pour l’assainissement de l’environnement, en grande partie grâce à leur capacité à naviguer de manière autonome et à effectuer des tâches spécifiques à une micro-échelle. Le micromoteur est constitué d’un tube composé de silicium et de dioxyde de manganèse dans lequel des réactions chimiques provoquent la libération de bulles à une extrémité. Ces bulles agissent comme un moteur qui met le tube en mouvement.
Des chercheurs de l’Institut de recherche chimique de Catalogne (ICIQ) ont construit un micromoteur recouvert d’un composé chimique laccase, qui accélère la conversion de l’urée présente dans l’eau polluée en ammoniac lorsqu’elle entre en contact avec le moteur.
Source d’énergie verte et défis de développement
«C’est une découverte intéressante. Aujourd’hui, les stations d’épuration ont du mal à décomposer toute l’urée, ce qui entraîne une eutrophisation lorsque l’eau est rejetée. Il s’agit d’un problème grave en particulier dans les zones urbaines », explique Rebeca Ferrer, doctorante dans le groupe du docteur Katherine Villa à l’ICIQ.
Giovanni Volpe, professeur à l’Université de Göteborg. Crédit : Johan Wingborg
La conversion de l’urée en ammoniac offre également d’autres avantages. Si vous pouvez extraire l’ammoniac de l’eau, vous disposez également d’une source d’énergie verte puisque l’ammoniac peut être converti en hydrogène.
Il y a un gros travail de développement à faire, les bulles produites par les micromoteurs posant problème aux chercheurs.
Katherine Villa, chef de groupe à l’Institut de recherche chimique de Catalogne (ICIQ). Crédit : ICIQ
« Nous devons optimiser la conception afin que les tubes puissent purifier l’eau le plus efficacement possible. Pour ce faire, nous devons voir comment ils se déplacent et combien de temps ils continuent à travailler, mais cela est difficile à voir au microscope car les bulles obscurcissent la vue », explique Ferrer.
Avancées grâce à l’IA et perspectives d’avenir
Cependant, grâce à une méthode d’IA développée par des chercheurs de l’Université de Göteborg, il est possible d’estimer les mouvements des micromoteurs au microscope. L’apprentissage automatique permet de surveiller simultanément plusieurs moteurs dans le liquide.
« Si nous ne pouvons pas surveiller le micromoteur, nous ne pouvons pas le développer. Notre IA fonctionne bien dans un environnement de laboratoire, où les travaux de développement sont actuellement en cours », explique Harshith Bachimanchi, doctorant au département de physique de l’université de Göteborg.
Les chercheurs ont du mal à dire combien de temps il faudra avant que les stations d’épuration urbaines puissent elles aussi devenir productrices d’énergie. Il reste encore beaucoup de travail de développement à accomplir, notamment sur la méthode d’IA, qui doit être modifiée pour fonctionner dans le cadre d’essais à grande échelle.
« Notre objectif est de régler les moteurs à la perfection », conclut Bachimanchi.
