Dans une étude récente, une équipe de recherche a développé une nouvelle méthode pour synthétiser des particules composites multifonctionnelles. Ces particules peuvent accomplir à lui seul de nombreuses fonctions essentielles pour l'assainissement de l'eau. L'étude a été publiée dans MATÉRIAUX ET INTERFACES APS.
Un accès fiable à l'eau potable est un droit humain fondamental et un objectif central des objectifs de développement durable des Nations Unies. Ainsi, la sécurisation des technologies qui peuvent éliminer les polluants des plans d'eau est une étape essentielle vers la durabilité. Parmi plusieurs méthodes existantes, l'exploitation de l'énergie solaire représente une option attrayante pour l'assainissement de l'eau sans augmenter les émissions de carbone.
De nombreux photocatalyseurs sont actuellement explorés pour dégrader les polluants de l'eau via des réactions solaires. L'évaporation photothermale, en revanche, utilise l'énergie solaire pour évaporer rapidement l'eau polluée et la condenser en eau douce. Malheureusement, les technologies de correction de l'eau photocatalytique et photothermique ont tendance à s'appuyer sur des matériaux coûteux qui sont difficiles à synthétiser et à mettre en œuvre à grande échelle, nécessitant le développement d'un matériau composite unique et peu coûteux.
Pour leur nouvelle étude, l'équipe de recherche, comprenant le Dr Kunihiko Kato, le Dr Yunzi Xin, et Yuping Xu, tous de l'Institut de technologie Nagoya (Nitech), Japon, dirigé par le professeur agrégé Takashi Shirai également de Nitech, a utilisé un millier à balle planétaire et optimisé les paramètres de millé3) et le polypropylène en particules composites en bronze d'hydrogène molybdène (HxMeuglement3 – Y), dioxyde de molybdène (moo2), et le carbone activé.
«Le processus mécanochimique proposé dépasse les autres approches actuelles en termes d'efficacité énergétique et de rentabilité», explique le Dr Shirai.
Grâce à une vaste expérimentation, l'équipe de recherche a démontré les nombreuses capacités remarquables de leurs composites. Premièrement, ces particules présentaient une large absorption de la lumière sur toute la gamme proche infrarouge – visible – ultraviolet, permettant la dégradation photocatalytique d'un polluant organique modèle. Fait intéressant, les composites ont également fonctionné comme des catalyseurs d'acide de Brønsted et ont éliminé les polluants de l'eau même en l'absence de lumière.
De plus, le catalyseur proposé présentait des propriétés plasmoniques, conduisant à un effet photothermique marqué qui a permis un chauffage rapide en utilisant la lumière du soleil. Cela pourrait être exploité pour entraîner l'évaporation rapide de l'eau avec une efficacité de conversion photothermique exceptionnelle. Enfin, les carbones contenant de l'oxygène qui sont restés en tant que sous-produits de fraisage pourraient adsorber et éliminer les ions de métaux lourds des eaux usées.
L'équipe de recherche prévoit d'affiner son processus de fraisage à balle pour produire des catalyseurs tout-en-un similaires pour l'assainissement de l'eau et d'autres applications.
« Notre technologie développée a le potentiel d'être appliquée à un large éventail d'oxydes et de plastiques, et nous prévoyons qu'il aura des applications variées, notamment en améliorant la fonctionnalité des matériaux existants et des plastiques de déchets à l'upcycling, pour garantir la disponibilité de l'eau potable », conclut le Dr Shirai.
