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Aug 01, 2023

La poudre non toxique utilise la lumière du soleil pour désinfecter rapidement l'eau potable contaminée

18 mai 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

18 mai 2023

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faits vérifiés

publication évaluée par des pairs

source fiable

relire

par l'Université de Stanford

Au moins 2 milliards de personnes dans le monde boivent régulièrement de l’eau contaminée par des microbes pathogènes.

Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université de Stanford ont inventé une poudre recyclable à faible coût qui tue des milliers de bactéries d'origine hydrique par seconde lorsqu'elle est exposée à la lumière solaire ordinaire. La découverte de ce désinfectant ultrarapide pourrait constituer une avancée significative pour près de 30 % de la population mondiale n'ayant pas accès à l'eau potable, selon l'équipe de Stanford. Leurs résultats sont publiés dans Nature Water le 18 mai.

"Les maladies d'origine hydrique sont responsables de 2 millions de décès par an, la majorité chez les enfants de moins de 5 ans", a déclaré Tong Wu, co-auteur principal de l'étude et ancien chercheur postdoctoral en science et ingénierie des matériaux (MSE) à la Stanford School of Engineering. "Nous pensons que notre nouvelle technologie facilitera des changements révolutionnaires dans la désinfection de l'eau et inspirera davantage d'innovations dans ce domaine interdisciplinaire passionnant."

Les technologies conventionnelles de traitement de l’eau incluent des produits chimiques, qui peuvent produire des sous-produits toxiques, et la lumière ultraviolette, dont la désinfection prend relativement longtemps et nécessite une source d’électricité.

Le nouveau désinfectant développé à Stanford est une poudre métallique inoffensive qui agit en absorbant à la fois les UV et la lumière visible à haute énergie du soleil. La poudre est constituée de flocons nanométriques d’oxyde d’aluminium, de sulfure de molybdène, de cuivre et d’oxyde de fer.

"Nous n'avons utilisé qu'une infime quantité de ces matériaux", a déclaré l'auteur principal Yi Cui, professeur fondateur de Fortinet en MSE et en sciences et ingénierie énergétiques à la Stanford Doerr School of Sustainability. "Les matériaux sont peu coûteux et assez abondants. L'innovation clé est que, lorsqu'ils sont immergés dans l'eau, ils fonctionnent tous ensemble."

Après avoir absorbé les photons du soleil, le catalyseur sulfure de molybdène/cuivre fonctionne comme une jonction semi-conducteur/métal, permettant aux photons de déloger les électrons. Les électrons libérés réagissent ensuite avec l’eau environnante, générant du peroxyde d’hydrogène et des radicaux hydroxyles, l’une des formes d’oxygène les plus biologiquement destructrices. Les produits chimiques nouvellement formés tuent rapidement les bactéries en endommageant gravement leurs membranes cellulaires.

Pour l'étude, l'équipe de Stanford a utilisé un bécher de 200 millilitres [6,8 onces] d'eau à température ambiante contaminée par environ 1 million de bactéries E. coli par ml [0,03 oz].

"Nous avons mélangé la poudre dans l'eau contaminée", a déclaré le co-auteur principal Bofei Liu, ancien postdoctorant au MSE. "Ensuite, nous avons effectué le test de désinfection sur le campus de Stanford en plein soleil, et en 60 secondes, aucune bactérie vivante n'a été détectée."

Les nanoflacons poudreux peuvent se déplacer rapidement, entrer en contact physique avec de nombreuses bactéries et les tuer rapidement, a-t-il ajouté.

Les sous-produits chimiques générés par la lumière du soleil se dissipent également rapidement.

"La durée de vie du peroxyde d'hydrogène et des radicaux hydroxy est très courte", a déclaré Cui. "S'ils ne trouvent pas immédiatement les bactéries à oxyder, les produits chimiques se décomposent en eau et en oxygène et sont éliminés en quelques secondes. Vous pouvez donc boire l'eau immédiatement."

La poudre non toxique est également recyclable. L'oxyde de fer permet de retirer les nanoflacons de l'eau à l'aide d'un aimant ordinaire. Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé le magnétisme pour collecter la même poudre 30 fois afin de traiter 30 échantillons différents d’eau contaminée.