Des chercheurs d'une université écossaise ont trouvé une nouvelle façon d'éliminer un polluant commun de l'eau à l'aide d'ondes contrôlées d'échographie, sans utiliser de produits chimiques supplémentaires.
Le système, développé par des chimistes de l'Université de Glasgow, peut frotter jusqu'à 94% des traces du bisphénol A (BPA) à partir d'échantillons d'eau contaminée en utilisant des ultrasons pour créer des conditions similaires à la surface du soleil dans des bulles d'eau contaminée.
À l'avenir, des versions à l'échelle de leur prototype pourraient être utilisées dans les usines de traitement de l'eau pour aider à éliminer le BPA des approvisionnements en eau. Cela pourrait également aider l'industrie à éliminer le BPA et d'autres polluants difficiles à traiter des eaux usées avant d'être déchargée dans les voies navigables publiques.
Actuellement, environ 10 milliards de kilogrammes de BPA sont produits chaque année, principalement pour une utilisation dans les plastiques. Lorsque des traces de BPA entrent dans le corps humain, ils peuvent s'accumuler au fil du temps, perturbant le système endocrinien et bouleversant l'équilibre délicat de la production hormonale. Il a été démontré que l'exposition au BPA a des effets négatifs sur le développement fœtal et a été lié au développement d'une gamme de problèmes de santé graves chez les adultes.
Bien que l'utilisation du BPA dans les biens de consommation courants comme les emballages alimentaires, les bouteilles réutilisables et les reçus en papier thermique ont été réduits ces dernières années, ses décennies d'utilisation généralisée dans l'industrie des plastiques en ont fait un polluant commun dans l'approvisionnement en eau du monde entier.
Dans un article publié dans la revue Sonochimie échographiqueles chercheurs de l'École de chimie de l'Université de Glasgow montrent comment ils ont développé un système d'échographie à double fréquence pour aider à éradiquer le BPA de l'eau.
Il fonctionne en générant des millions de bulles microscopiques hautement en énergétiques dans de l'eau contaminée par l'application d'une échographie contrôlée. Lorsque ces bulles se développent et s'effondrent, elles créent brièvement des conditions extrêmes de température et de pression élevées, créant des « points chauds » hautement réactifs.
Les conditions de ces points chauds sont suffisamment intenses pour briser les molécules du BPA en substances inoffensives comme le dioxyde de carbone, enlevant en toute sécurité le polluant de l'eau.
La combinaison de deux fréquences d'échographie au cours du processus a permis aux chercheurs de produire des effets plus puissants qu'une seule fréquence d'échographie pourrait atteindre.
En laboratoire, ils ont testé l'efficacité du système en mesurant à la fois l'élimination directe des molécules BPA et la réduction plus large des polluants organiques lorsqu'ils ont été exposés à des fréquences combinées à 20 kHz et 37 kHz, ou 20 kHz et 80 kHz.
Les 20 kHz / 37 kHz ont obtenu les meilleurs résultats dans les tests de 40 minutes, dégradant 94% du BPA dans des échantillons d'eau polluée et créant une réduction de 67% de la demande chimique en oxygène.
La demande de produits chimiques en oxygène est une métrique souvent invoquée par l'industrie de l'eau pour évaluer la qualité de l'eau. Il est utilisé comme mesure indirecte de la quantité de matière à base de carbone dans l'eau en mesurant l'oxygène nécessaire pour oxyder chimiquement toute cette matière à des espèces inoffensives comme le dioxyde de carbone.
Shaun Fletcher, le premier auteur du journal, a déclaré: « Les installations traditionnelles de traitement de l'eau ne sont pas entièrement équipées pour faire face à la pollution du BPA. Pour le moment, où ils essaient de le faire, une fois de mise sur l'eau, le BPA est suspendu dans ce traitement chimique, et il a encore besoin d'être distribué. requis.
« Ce que nous avons pu montrer pour la première fois, c'est que l'échographie seule peut offrir une méthode efficace pour éliminer le BPA de l'eau.
« Les travaux antérieurs dans ce domaine ont nécessité de combiner l'échographie avec des catalyseurs ou d'autres produits chimiques, mais notre approche à double fréquence est beaucoup plus simple. Vous n'avez pas à vous soucier de retirer votre catalyseur ou de purifier davantage votre eau en éliminant tout ce que vous y avez ajouté dans le processus de traitement. »
Le co-auteur de papier, le Dr Lukman Yusuf, a déclaré: « La clé de cette approche est la qualité des bulles que nous générons en utilisant des ultrasons. Nous avons montré dans cela que nous pouvons générer de manière fiable des bulles avec les conditions nécessaires pour dégrader le BPA, en s'appuyant sur des recherches antérieures du groupe qui ont démontré son efficacité dans l'élimination du bleu de méthylène, une autre polluant dans l'eau.
« En fin de compte, nous aimerions élargir cette technique pour aider à lutter contre un large éventail de polluants, y compris les« Forever Chemicals »comme les PFA. Nous sommes actuellement en discussion avec les sociétés d'eau pour explorer comment cette technologie pourrait être adoptée dans l'industrie dans les années à venir.»
La recherche est le dernier développement du groupe Symes de l'École de chimie dans le domaine de la sonochimie, qui utilise des ondes sonores contrôlées pour stimuler les réactions chimiques.
En juin, l'équipe a montré comment l'échographie peut être utilisée pour produire du nitrate à partir de l'air et de l'eau, un développement révolutionnaire qui pourrait aider les agriculteurs à générer de manière durable leur propre engrais.
Le professeur Mark Symes dirige le groupe et est l'auteur correspondant du journal. Il a déclaré: « La sonochimie est une technique qui commence à peine à réaliser que son plein potentiel à mesure que la technologie des ultrasons sophistiquée devient plus abordable et que les chercheurs du monde entier sont plus facilement en mesure d'explorer ce qu'il peut faire. Cet article est une démonstration solide du potentiel de l'ultrasons pour nettoyer nos voies navigables, ce qui pourrait aider à réduire les impacts sur la santé du BPA.
« L'échographie ne remplacera pas le traitement des eaux usées conventionnelles – ces systèmes de 120 ans fonctionnent bien pour les eaux usées régulières et ils sont bon marché. Mais nous allons voir un besoin croissant de nouvelles solutions pour les applications ciblées, en particulier pour ce type de toxines.
« C'est là que l'échographie peut vraiment exceller, car les conditions à l'intérieur de ces minuscules bulles sont littéralement hors de ce monde, mais nous pouvons nous tenir juste à côté du processus et regarder la dégradation se produire sans aucun équipement de protection. »
L'équipe travaille maintenant pour augmenter son prototype de laboratoire pour gérer de plus grands volumes d'eau, ainsi que pour continuer à explorer le potentiel de l'échographie pour éliminer une plus grande variété de polluants de l'eau contaminée.
Le Dr Zeliha Ertekin a également co-écrit le document, intitulé « Dégradation sonochimique du bisphénol A: une approche synergique à double fréquence. »
