Ces trois scientifiques viennent d’annoncer qu’ils ont créé une membrane fabriquée à partir d’un sous-produit de la fabrication d’huile végétale, qui peut filtrer les métaux lourds de l’eau contaminée.
Ils ont découvert que les protéines dérivées des sous-produits de la production d’huile d’arachide ou de tournesol peuvent attirer très efficacement les ions de métaux lourds.
L’étude a montré que ce processus d’attraction, appelé adsorption, était capable de purifier l’eau contaminée afin qu’elle réponde aux normes internationales de consommation.
Les technologies actuelles sont énergivores, nécessitent de l’énergie pour fonctionner ou sont très sélectives dans ce qu’elles filtrent. Cependant, leur membrane a le potentiel d’être une méthode bon marché, à faible consommation d’énergie, durable et évolutive.
« Les métaux lourds représentent un grand groupe de polluants de l’eau qui peuvent s’accumuler dans le corps humain, provoquant des cancers et des maladies mutagènes », a déclaré le professeur Ali Miserez de l’Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU). La production d’huiles végétales ménagères génère des sous-produits de déchets appelés tourteaux d’oléagineux. Ce sont les restes riches en protéines qui restent après l’extraction de l’huile de la plante brute.
L’ équipe de recherche dirigée par NTU a utilisé les tourteaux d’oléagineux de deux huiles végétales courantes : les huiles de tournesol et d’arachide. Après avoir extrait les protéines des tourteaux d’oléagineux, l’équipe les a transformées en fibrilles amyloïdes protéiques de taille nanométrique, qui sont des structures en forme de corde constituées de protéines étroitement enroulées. Ces fibrilles de protéines sont attirées par les métaux lourds et agissent comme un tamis moléculaire, piégeant les ions de métaux lourds lors de leur passage.
Transformer les déchets en filtres à eau
« C’est la première fois que des fibrilles amyloïdes sont obtenues à partir de protéines de tournesol et d’arachide », a déclaré le premier auteur de l’article , le doctorant du NTU, M. Soon Wei Long.
Les chercheurs ont combiné les fibrilles amyloïdes extraites avec du charbon actif, un matériau de filtration couramment utilisé, pour former une membrane hybride. Ils ont testé leurs membranes sur trois polluants courants des métaux lourds : le platine, le chrome et le plomb. Au fur et à mesure que l’eau contaminée traverse la membrane, les ions de métaux lourds se collent à la surface des fibrilles amyloïdes – un processus appelé adsorption. Le ratio surface/volume élevé des fibrilles amyloïdes les rend efficaces pour adsorber une grande quantité de métaux lourds.
L’équipe a découvert que leurs membranes filtraient jusqu’à 99,89 % des métaux lourds. Parmi les trois métaux testés, le filtre a été le plus efficace pour le plomb et le platine, suivis du chrome.
« Le filtre peut être utilisé pour filtrer toutes sortes de métaux lourds, ainsi que des polluants organiques comme les PFAS (substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées), qui sont des produits chimiques qui ont été utilisés dans une large gamme de produits de consommation et industriels », a déclaré Miserez. « Les fibrilles amyloïdes contiennent des liaisons d’acides aminés qui piègent et prennent en sandwich les particules de métaux lourds entre elles tout en laissant passer l’eau. »
Les chercheurs disent que la concentration de métaux lourds dans l’eau contaminée déterminera le volume d’eau que la membrane peut filtrer. Une membrane hybride fabriquée avec des protéines amyloïdes de tournesol ne nécessitera que 16kg de protéines pour filtrer l’eau potable de l’équivalent d’une piscine olympique contaminée à 400 particules par milliard.
« Le processus est facilement évolutif en raison de sa simplicité et de l’utilisation minimale de réactifs chimiques, pointant vers des technologies de traitement de l’eau durables et à faible coût », a déclaré M. Soon. « Cela nous permet de retraiter les flux de déchets pour d’autres applications et d’exploiter pleinement différents déchets alimentaires industriels dans des technologies bénéfiques. Les métaux piégés peuvent également être extraits et recyclés. Après filtration, la membrane utilisée pour piéger les métaux peut simplement être brûlée, laissant derrière elle les métaux.
« Alors que les métaux comme le plomb ou le mercure sont toxiques et peuvent être éliminés en toute sécurité, d’autres métaux, comme le platine, ont des applications précieuses dans la création d’appareils électroniques et d’autres équipements sensibles », a déclaré le co-auteur, le professeur Raffaele Mezzenga de l’ETH Zurich, en Suisse.
La récupération de métaux précieux durant le processus
Cette méthode permet cerise sur le gâteau de récupérer le métal précieux appelé Platine. Il coûte 33 000 €/kg et ne nécessite que 32kg de protéines pour être récupéré. Tandis que pour récupérer de l’or, qui vaut près de 60 000€ le kg, il en faut moitié moins.
« Étant donné que ces protéines sont obtenues à partir de déchets industriels d’une valeur inférieure à 1 €/kg, les avantages en termes de coûts sont importants. »
Un autre gros avantage, selon les chercheurs, est que cette filtration ne nécessite que peu ou pas d’énergie, contrairement à d’autres méthodes comme l’osmose inversée qui nécessitent de l’électricité.
« Avec notre membrane, la gravité fait la plupart ou la totalité du travail », a déclaré Mezzenga. « -Cette méthode de filtration à faible consommation d’énergie peut être très utile dans les zones où l’accès à l’électricité est limité.
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