Un médecin crée une éponge en luffa pour absorber le pétrole et les microplastiques

L'éponge luffa créée par l'équipe de recherche du Dr Tran Thi Viet Ha (32 ans) a la capacité de séparer l'huile et les microplastiques de l'eau, contribuant ainsi à résoudre les problèmes de pollution environnementale.

En 2021, le Dr Tran Thi Viet Ha, maître de conférences à la Faculté de technologie et d'ingénierie avancées de l'Université Vietnam-Japon (Université nationale du Vietnam, Hanoi) et les membres de son équipe ont eu l'idée de fabriquer des matériaux super hydrophobes à partir de fibres de luffa pour éliminer l'huile et les particules microplastiques dans l'eau. Après plus d’un an de recherche, l’équipe a créé un produit en mousse superhydrophobe composé de deux composants principaux : la couche de base et la couche de revêtement.

La couche de base est fabriquée à partir de fibres naturelles de luffa ancien en raison de leurs propriétés contenant de nombreux groupes hydroxyles hydrophiles, leur conférant une capacité d'absorption naturelle. Au cours de l'étape de nettoyage, la surface du luffa est trempée et pulvérisée avec une couche de cire pour créer une rugosité pour les fibres, tout en changeant les propriétés d'hydrophile à hydrophobe.

Le revêtement est composé de cire d'abeille, de cire de palme, de cire de haricot... qui sont entièrement naturelles et respectueuses de l'environnement.

L'éponge enduite de cire est imperméable mais absorbe entièrement l'huile. Il attire également facilement les particules microplastiques d'une taille d'environ 5 μm, en raison du phénomène capillaire grâce aux structures 3D et à l'interaction électrostatique entre la surface du matériau et les particules de plastique.

Le luffa après avoir été enduit de cire est complètement imperméable. Photo : Équipe de recherche

Les résultats des tests montrent que les propriétés hydrophobes du luffa sont bonnes avec un angle de contact avec l'eau de plus de 150 degrés. C’est la base pour séparer l’huile et capturer les particules microplastiques dans le mélange d’eau.

Selon l’équipe de recherche, une surface est évaluée comme hydrophobe ou hydrophile en fonction de l’angle de contact entre la goutte d’eau et la surface solide. Lorsque l'angle de contact est supérieur à 150 degrés, la surface devient superhydrophobe. L'éponge luffa a donc démontré avec succès sa superhydrophobicité.

Les éponges luffa peuvent absorber l’huile à un taux d’environ 72 à 88 g/g, avec une efficacité de séparation atteignant plus de 99 % pour les mélanges huile/eau. De plus, le matériau a démontré une absorption élevée de microplastiques, avec des résultats de 381 mg de microplastique de polystyrène dans 569 g d'eau, ce qui équivaut à une efficacité de 99 %.

Le Dr Ha et ses collègues ont mené des recherches similaires sur les mousses industrielles telles que la mousse de polyuréthane, la mousse de mélamine et les matériaux de revêtement chimique avec des méthodes complexes, adaptées uniquement à l'échelle du laboratoire. Entre-temps, le matériau en luffa et la méthode de revêtement en cire naturelle sont considérés comme pouvant être mis en œuvre à plus grande échelle dans la pratique. « Le processus est simple avec un équipement facile à trouver et ne nécessite pas de compétences techniques élevées, en particulier le temps de fabrication est rapide, seulement 1 heure », a déclaré la femme médecin.

L'éponge luffa peut séparer l'huile de l'eau. Photo : Équipe de recherche

Un rapport de juillet 2022 de la Banque mondiale estime qu'il y a environ 3,1 millions de tonnes de déchets plastiques sur terre chaque année au Vietnam. Outre les microplastiques, le pétrole peut pénétrer dans les sources d’eau par rejet direct ou indirect et se propager dans l’environnement par diverses voies, entraînant de nombreux problèmes de santé potentiels pour les humains et les animaux.

De nombreuses méthodes ont été appliquées pour résoudre ce problème, notamment l'incinération, le traitement chimique, le traitement biologique... mais peuvent engendrer une pollution secondaire. Par exemple, la méthode d’incinération peut aider à éliminer l’huile de l’eau, mais pollue également l’air en générant de grandes quantités de CO2 et de SO2 après le processus.

Le Dr Ha a déclaré que la mousse de fibres du groupe peut être utilisée pour traiter la pollution de l'environnement et surmonter les problèmes ci-dessus. L’étude a été publiée dans la revue Environmental Technology & Innovation en juin 2023.

Professeur agrégé Le Dr Nguyen Minh Phuong, de la Faculté de chimie de l'Université des sciences (Université nationale du Vietnam, Hanoi), a estimé que le pétrole et les microplastiques sont deux polluants environnementaux très préoccupants non seulement au Vietnam mais aussi dans le monde entier. La pollution par les déversements de pétrole dans les eaux de surface est un problème grave, le matériau pour l'éliminer doit être très léger et capable de flotter à la surface de l'eau. Parallèlement, les microplastiques sont plus toxiques que les gros plastiques et peuvent être observés à l’œil nu. Les deux sujets sur lesquels se concentre le groupe de recherche du Dr Ha sont à la fois d’actualité et d’importance pratique.

Selon le professeur associé Phuong, la recherche liée au traitement du pétrole et des microplastiques dans l’environnement aquatique est encore assez modeste, tant au niveau national qu’international. Aucun groupe de recherche n’a encore développé de matériau capable de traiter simultanément le pétrole et les microplastiques dans les environnements aquatiques.

Elle a déclaré que l’utilisation du luffa pour lutter contre la pollution de l’environnement est une idée nouvelle et unique car il s’agit d’un matériau naturel, respectueux de l’environnement et biodégradable. Le luffa a été utilisé dans certaines études sur les matériaux destinés au traitement des polluants inorganiques tels que les métaux lourds dans l'eau en raison de ses caractéristiques exceptionnelles de grande surface, de grande taille de pores et de sa grande légèreté et de sa capacité à flotter facilement à la surface de l'eau.

Les matériaux superhydrophobes intéressent également les scientifiques du monde entier en raison de leur capacité à absorber sélectivement le pétrole. En règle générale, des méthodes chimiques sont utilisées pour modifier les matériaux poreux en surfaces hydrophobes.

Selon PSG Phuong, l'utilisation de cires d'origine naturelle comme le groupe de recherche pour modifier la surface des matériaux est une idée intéressante avec une grande applicabilité.

Bich Thao

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