Une équipe de chercheurs en Chine a développé un nouveau matériau de biocharbon à faible coût capable d'éliminer efficacement les complexes métalliques persistants de l'eau, offrant ainsi un outil prometteur pour améliorer la qualité de l'eau et la sécurité environnementale.
L'étude, publiée dans Biochar Xdécrit comment le biocharbon modifié à l'oxyde de ferromanganèse peut capturer les complexes cuivre-citrate, difficiles à éliminer à l'aide des méthodes conventionnelles de traitement de l'eau. Ces complexes métallo-organiques sont courants dans les eaux usées industrielles et posent de graves problèmes environnementaux et sanitaires en raison de leur stabilité et de leur tendance à s’accumuler dans les écosystèmes.
« Contrairement aux ions métalliques libres, les complexes métalliques tels que le cuivre-citrate sont très stables et résistants à la dégradation naturelle », a déclaré Wenhong Fan de l'Université de Beihang, l'auteur correspondant de l'étude.
« Notre objectif était de concevoir un adsorbant simple, efficace et réutilisable capable de lutter contre ces contaminants tenaces. »
L’équipe de recherche a produit le nouveau matériau en combinant du biocharbon de noix de coco avec des oxydes de fer et de manganèse grâce à un processus thermique. Le biochar résultant était recouvert de particules nanométriques qui créaient de nombreux sites actifs d’adsorption.
Dans des conditions optimales, un gramme de biochar modifié a éliminé presque tout le cuivre d'une solution de 10 milligrammes par litre en quelques heures, obtenant ainsi une élimination de 99,5 % du cuivre et une réduction de 92,6 % du carbone organique total.
Des analyses microscopiques et chimiques ont révélé que le cuivre était capturé par des processus d'adsorption chimiques et physiques. La structure poreuse du biochar modifié permettait aux polluants de se diffuser dans le matériau, tandis que les groupes fonctionnels contenant de l'oxygène et les oxydes métalliques à la surface liaient étroitement les complexes cuivre-citrate.
Le matériau a également montré de solides performances sur une large plage de niveaux de pH et est resté stable même en présence d'autres ions couramment trouvés dans les eaux usées.
« Une élimination efficace, une préparation simple et une bonne stabilité chimique font de ce biocharbon un candidat sérieux pour des applications à grande échelle », a déclaré Ying Zhu, le premier auteur de l'étude.
« Il pourrait être utilisé non seulement pour traiter les eaux usées industrielles, mais également pour prévenir la pollution par les métaux dans les systèmes naturels d'eau et de sol. »
Les chercheurs notent que d’autres études exploreront comment le matériau peut être régénéré et réutilisé sur des cycles plus longs et comment son comportement d’adsorption pourrait s’appliquer à d’autres contaminants métallo-organiques.
Ce nouveau biochar représente une étape pratique vers des technologies durables et peu coûteuses pour la purification de l’eau et l’assainissement de l’environnement.
