La technologie plasma a révolutionné la fabrication de produits électroniques et le traitement de l’eau, offrant des solutions durables aux défis modernes grâce à des conceptions de réacteurs innovantes. Crédit : Issues.fr.com
Deux groupes de recherche de l’UCO conçoivent un plasma (un gaz ionisé) entretenu par micro-ondes qui permet de décontaminer les eaux à forte concentration en colorant.
Le plasma est un gaz ionisé, c’est-à-dire un gaz contenant des électrons, des ions, des atomes, des molécules, des radicaux et des photons. On l’appelle souvent le quatrième état de la matière et, étonnamment, il imprègne tout. Les plasmas, générés artificiellement en transmettant de l’énergie à un gaz, se trouvent dans les tubes fluorescents qui éclairent les cuisines, mais ils ont également permis aux mobiles de devenir de plus en plus petits.
Le plasma dans la technologie
Le plasma a été une véritable révolution dans le monde de la technologie. Avant, pour graver les circuits sur les plaques de silicium utilisées dans les appareils électroniques comme les téléphones portables, il fallait utiliser des produits chimiques polluants. Aujourd’hui, l’utilisation du plasma permet de le faire de manière plus propre et plus précise, les fentes étant de plus en plus petites et, avec elles, les dispositifs.
Applications environnementales du plasma
Mais le plasma a aussi d’autres applications, comme le traitement de l’eau. Les groupes FQM-136 Physique des Plasmas et FQM-346 Catalyse Organique et Matériaux Nanostructurés de l’Université de Cordoue ont collaboré à une étude dont le but était l’élimination des contaminants présents dans l’eau en appliquant du plasma pour favoriser les processus chimiques.
Dans le but de s’attaquer au problème de la présence croissante de polluants organiques dans les eaux, tels que des colorants et autres composés issus de l’activité agricole et industrielle dans les eaux et qui déstabilisent les écosystèmes, ces chercheurs ont opté pour l’application du plasma.
Les chercheurs Francisco J. Romero, Juan Amaro et Maria C García. Crédit : Université de Cordoue
Percée dans la décontamination de l’eau
En 2017, ils ont démontré pour la première fois que les plasmas d’argon induits par les micro-ondes ouvertes à l’air, en agissant sur l’eau, y généraient des réactifs. espèces contenant de l’oxygène et de l’azote (tels que radicaux hydroxyles, peroxyde d’eau, radicaux azotés) capables de le décontaminer. Aujourd’hui, les chercheurs Juan Amaro Gahete, Francisco J. Romero Salguero et María C. García ont réussi à concevoir un réacteur de ce type de plasma et à augmenter considérablement les quantités de ces espèces actives générées dans l’eau, permettant ainsi la destruction de concentrations élevées. de colorants (dans ce cas, le bleu de méthylène) en quelques minutes seulement.
Innovations dans la conception des réacteurs à plasma
Ceci a été réalisé en modifiant la conception du surfatron, le dispositif métallique qui mélange l’énergie d’un générateur de micro-ondes avec le plasma pour la maintenir. « Ce que nous avons fait, c’est placer un petit morceau de silicium dans le tube à décharge en quartz, permettant de générer un plasma différent, non filamentaire et plus efficace pour créer des espèces actives lors de l’interaction avec l’eau », a expliqué le professeur María. C. García. Les composants plasmatiques susmentionnés, lorsqu’ils interagissent avec l’eau, génèrent des espèces oxydantes capables de dégrader les composés organiques et de tuer les micro-organismes, ce qui permet d’utiliser ce réacteur plasma dans des applications liées à l’assainissement de l’eau.
Cette nouvelle configuration étend donc l’applicabilité de ce type de plasmas. « La conception change complètement la configuration du champ électromagnétique généré par le surfatron pour créer le plasma, ce qui donne un plasma aux propriétés différentes et plus efficaces, éliminant également le problème de filamentation (la division de la colonne de plasma en plusieurs filaments), qui déstabilise cela », a expliqué le professeur García.
L’avenir de la décontamination par plasma
Et puis… la décontamination. « Ces espèces oxydantes générées par l’action du plasma sont très réactives et permettent de détruire la matière organique présente dans l’eau », poursuit le professeur Francisco J. Romero. Pour que cela se produise, le plasma n’est pas introduit dans l’eau. Il est plutôt fait pour agir à distance, de sorte qu’entre l’eau et le plasma il existe une zone d’air où se produisent de nombreuses réactions dues à des collisions entre les espèces excitées et les molécules d’oxygène, d’azote et de vapeur d’eau, et « des espèces réactives qui diffusent ». dans le liquide et se retrouvent avec les contaminants » sont générés.
Le potentiel décontaminant de ce type de plasma, généré avec cette nouvelle conception « a été testé pour réduire les concentrations élevées de colorant bleu de méthylène dans l’eau, avec des résultats très efficaces en termes d’énergie, en obtenant l’élimination complète du colorant avec des temps de traitement réduits, », a déclaré le chercheur Juan Amaro.
Ainsi, avec ces travaux, on progresse sur l’une des applications du plasma, ce «quatrième état de la matière» créé en fournissant de l’énergie à un gaz stable et en le transformant en gaz ionisé, et cela s’applique à presque tout: fabrication de micropuces, désinfecter les surfaces, cicatriser les plaies, déposer des revêtements antireflets sur les verres, améliorer la germination des graines, récupérer les déchets, activer la surface des plastiques pour obtenir une meilleure adhérence des peintures, et d’innombrables autres applications.
