Des chercheurs de l’Université RMIT ont mis au point un matériau de traitement de l’eau qui élimine rapidement les micro et nanoplastiques ainsi que certains PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées), rapprochant cette technologie d’une utilisation concrète.
L’invention s’appuie sur la percée de 2022 de l’équipe dans l’élimination des microplastiques, étendant ses performances à des particules beaucoup plus petites et à des eaux usées plus complexes.
Les microplastiques sont une préoccupation mondiale croissante, avec des preuves de plus en plus nombreuses de leur présence dans les systèmes aquatiques. Les chercheurs affirment que la capacité à éliminer les micro et nanoplastiques dans des conditions pratiques distingue ce travail. Les tests ont également montré l’élimination de grosses molécules de composés PFAS, bien que les chercheurs précisent que ce travail en est encore à un stade précoce.
Le premier auteur, Dr Muhammad Haris, de l’École d’ingénierie, a déclaré que cette avancée comblait une lacune clé dans le traitement de l’eau.
« Notre matériau est conçu pour éliminer rapidement les micro et nanoplastiques. »
Mise à l’épreuve de l’élimination
Lors des tests en laboratoire, le matériau a éliminé plus de 95 % des micro et nanoplastiques, y compris des particules aussi petites que 30 nanomètres, en une heure.
Le matériau a également éliminé plus de 95 % des contaminants testés, notamment le mercure, le chrome, le cuivre, les colorants et l’ibuprofène. Environ 80 % ont été éliminés dans les 15 premières minutes, ce qui correspond aux temps de contact utilisés dans les stations de traitement.
Le matériau a montré des performances sur des plastiques courants tels que le polyéthylène, le polypropylène et le polyester, à la fois en eau douce et en eau salée. La chercheuse principale, Professeure Nicky Eshtiaghi, de l’École d’ingénierie, a souligné que la capture des nanoplastiques était cruciale.
« Il n’existe actuellement aucune solution efficace pour éliminer les nanoplastiques à grande échelle », a-t-elle déclaré.
Du laboratoire aux eaux usées
L’équipe a testé le matériau dans des eaux usées de blanchisserie industrielle, une source majeure de pollution microplastique provenant des fibres synthétiques. Il a éliminé plus de 88 % des microfibres de polyester ainsi que les colorants, maintenant ses performances malgré les tensioactifs et la matière organique. Un prototype combinant l’adsorbant avec une technologie de séparation magnétique de One Eye Industries au Canada a montré que le matériau pouvait être récupéré rapidement après le traitement et réutilisé.
Le co-chercheur principal, Professeur associé Nasir Mahmood, de l’École des sciences, a indiqué que les résultats soutenaient une utilisation pratique. « Cela a fonctionné dans des conditions réalistes d’eau, a traité des polluants mélangés et a pu être récupéré efficacement », a-t-il déclaré.
Roger Simonson, fondateur et inventeur de One Eye Industries, a expliqué que la récupération du matériau de traitement restait l’un des plus grands obstacles à la sortie des nouvelles technologies de traitement de l’eau du laboratoire. « L’industrie attendait une solution pratique pour sortir l’élimination des microplastiques et des contaminants émergents du laboratoire et les intégrer dans des environnements de traitement réels », a-t-il déclaré.
« Le défi n’est pas seulement de capturer ces particules, mais de récupérer le matériau de traitement rapidement et de manière fiable après qu’il a fait son travail, sans créer un nouveau flux de déchets. La combinaison d’une capture performante des polluants avec une séparation magnétique éprouvée crée une voie beaucoup plus solide vers un déploiement réel. »
Commercialisation de la technologie
L’équipe travaille avec l’entreprise autochtone Fire and Test Australasia, basée à Geelong, Victoria, pour explorer la possibilité de traiter les eaux pluviales et les eaux usées, y compris dans les communautés.
Eshtiaghi a déclaré que ce partenariat reflétait une préoccupation commune pour la gestion de l’eau.
« Le nettoyage et la protection de l’eau sont profondément importants pour les communautés autochtones en tant que gardiennes des terres et des cours d’eau », a-t-elle souligné.
Les chercheurs collaborent également avec l’entreprise australienne Star Water Group, qui compte des clients aux États-Unis, notamment en Californie, où le durcissement des réglementations augmente la demande d’amélioration du traitement des microplastiques.
Les gouvernements en Europe et aux États-Unis imposent des limites plus strictes aux microplastiques entrant dans les cours d’eau, ce qui accroît la pression sur l’industrie.
Simonson a déclaré que la technologie montrait un fort potentiel pour les eaux usées textiles et industrielles, les systèmes de traitement municipaux, les eaux pluviales et le traitement décentralisé de l’eau.
« La professeure Eshtiaghi et son équipe ont apporté une profonde expertise scientifique et une claire compréhension du défi opérationnel, et nous voyons un réel potentiel pour cette technologie dans les eaux usées textiles et industrielles, le traitement municipal et d’autres contextes où les microplastiques et les co-contaminants dépassent les approches conventionnelles », a-t-il affirmé.
Un changement significatif depuis 2022
Depuis 2022, l’équipe a élargi la capacité du matériau, capturant des particules allant des nanoplastiques aux fibres plus grosses tout en éliminant simultanément les contaminants dissous dans le même processus.
Les tests ont montré jusqu’à 90 % d’élimination des contaminants mélangés, avec une élimination complète des fibres dans les eaux usées textiles.
Passage à l’échelle et amélioration de l’accessibilité financière
La production a été multipliée par cinq grâce à un processus de fabrication à température ambiante utilisant moins d’intrants coûteux.
Une analyse préliminaire a suggéré une réduction des coûts d’environ 75 % par rapport aux versions antérieures. Le matériau peut également être réutilisé plusieurs fois, soutenant une utilisation rentable.
« Notre objectif était de rendre la technologie efficace, pratique et abordable à grande échelle », a déclaré Eshtiaghi. « Cela inclut de garantir que le matériau puisse être récupéré, réutilisé et intégré dans les systèmes de traitement existants. »
Article : Scalable room-temperature synthesis of a MOF-based magnetic adsorbent for rapid simultaneous removal of PFAS and micro-nanoplastics – Journal : Chemical Engineering Journal – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude
Source : RMIT
