Des éponges en nanocelluloses contre les marées noires

Un nouveau matériau absorbant issu de la recherche à l’Empa sur le bois, une mousse de nanocelluloses chimiquement modifiées, pourrait à l’avenir aider à lutter contre les catastrophes causées par le déversement de pétrole et autres hydrocarbures dans la mer, les lacs et les cours d’eau.

Ce matériau léger absorbe les nappes d’hydrocarbures, reste à la surface de l’eau et peut être ensuite facilement récupéré. Ce matériau absorbant est produit de manière écologique à partir de de fibres de bois ou bien de sous-produits issus de l’agriculture.

La preuve du comportement à la fois hydrophobe et oléophile de la nanocellulose modifiée chimiquement : une goutte d’eau (colorée en bleu) déperle sur la nanocellulose alors qu’une goutte de pétrole (colorée en rouge) est absorbée.

Toutes les nations industrielles consomment de grandes quantités de pétrole qui le plus souvent est transporté à son lieu de destination par des pétroliers en haute mer ou par des péniches sur les voies fluviales et toute avarie peut se solder par une marée noire. La méthode de dépollution la plus écologique après une marée noire consiste à absorber le film de pétrole surnageant. Les chercheurs de l’Empa Tanja Zimmermann et Philippe Tingaut, en collaboration avec Gilles Sèbe à l’Université de Bordeaux, ont développé un matériau absorbant très efficace qui sépare sélectivement le film de pétrole de l’eau et qui se récupère ensuite aisément: une mousse de nanocelluloses modifiées chimiquement par «silylation». Dans les essais de laboratoire, ces éponges absorbent jusqu’à cinquante fois leur poids en huile minérale ou enhuile pour moteurs et conservent leur forme d’origine, ce qui permet de les retirer de l’eau avec une simple pincette. Il s’agit maintenant de perfectionner encore ces éponges pour pouvoir les utiliser non seulement en laboratoire mais lors d’accidents réels. Et pour cela l’Empa est à la recherche d’un partenaire industriel.

Production en une seule étape – à partir de la cellulose des plantes

La cellulose nanofibrillée (CNF), le matériau de base de ces éponges, est obtenue à partir de matières premières cellulosiques- telles que les fibres de bois, la paille, ou bien le papier recyclé- qui sont diluées dans l’eau puis traitées mécaniquement par cisaillement à hautes pressions. traitée mécaniquement . Il se forme alors un gel qui contient de longues et fines fibres de cellulose interconnectées.

Lorsque l’eau contenue dans cette suspension est remplacée par de l’air par lyophilisation, on obtient une éponge de nanocelluloses qui absorbe aussi bien l’huile que l’eau. Ce matériau coule dans l’eau et n’est donc pas encore appropriée pour l’usage recherché. Les chercheurs de l’Empa sont parvenus à modifier les propriétés chimiques de la nanocellulose en une seule étape par l’adjonction d’une molécule alcoxysilane réactive dans le gel avant la lyophilisation. Ceci fait perdre à l’éponge de nanocelluloses ses propriétés hydrophiles, elle n’est plus mouillée par l’eau et ne se lie plus qu’avec les composés huileux.

En laboratoire, cette éponge en nanocelluloses «silylées» absorbe en l’espace de quelques secondes jusqu’à cent fois son propre poids en différentes substances tests telles que l’huile pour moteurs, l’huile de silicone, l’éthanol ou le chloroforme. L’éponge en nanocelluloses «silylées» possède ainsi plusieurs propriétés recherchées: elle est fortement absorbante, flotte à la surface de l’eau même à l’état complètement imbibé et elle est en plus biodégradable.

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