Un filtre solaire nanofils et nanotubes permet d’accéder facilement à l’eau potable

Aujourd’hui encore, l’eau potable est un privilège pour de nombreuses personnes dans le monde. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), au moins 1,8 milliard de personnes consomment de l’eau contaminée par des matières fécales et, d’ici 2040, une grande partie de la planète subira un stress hydrique en raison de l’insuffisance des ressources en eau potable. Parallèlement, selon le Fonds des Nations unies pour l’enfance (UNICEF), environ 1 800 enfants meurent chaque jour de diarrhée en raison d’un approvisionnement en eau insalubre, qui provoque des maladies comme le choléra.

Il est donc devenu impératif de développer des moyens efficaces et rentables de décontaminer l’eau. Et c’est exactement ce qu’une équipe de scientifiques dirigée par László Forró à l’EPFL a accompli, avec un nouveau filtre de purification de l’eau qui combine des nanofils de dioxyde de titane (TiO2) et des nanotubes de carbone alimentés par rien d’autre que la lumière du soleil.

Les scientifiques montrent d’abord que les nanofils de TiO2 peuvent à eux seuls purifier efficacement l’eau en présence de la lumière du soleil. Mais l’imbrication des nanofils et des nanotubes de carbone forme un matériau composite qui ajoute une couche supplémentaire de décontamination en pasteurisant l’eau, c’est-à-dire en éliminant les agents pathogènes pour l’homme tels que les bactéries et les grands virus.

L’idée est que lorsque la lumière UV – issue du spectre visible de la lumière solaire – frappe le filtre, celui-ci produit un groupe de molécules appelées espèces réactives de l’oxygène (ERO). Celles-ci comprennent le peroxyde d’hydrogène (H2O2), l’hydroxyde (OH) et l’oxygène (O2-), et sont connues pour être des tueurs efficaces de pathogènes.

Les chercheurs ont testé leur dispositif avec E. Coli, la bactérie « étalon-or » des études sur la survie des bactéries, mais il devrait fonctionner avec d’autres bactéries pathogènes, comme Campylobacter Jejuni (un agent pathogène provoquant des diarrhées dans les pays développés), Giardia Lamblia (un micro-organisme qui provoque la giardiase, une infection intestinale), Salmonella, Cryptosporidium (qui provoque la cryptosporidiose diarrhéique), le virus de l’hépatite A et Legionella Pneumophila (qui provoque la maladie du légionnaire). L’appareil est exceptionnellement capable d’éliminer tous les agents pathogènes de l’eau, et montre des résultats prometteurs même pour l’élimination des micropolluants, tels que les pesticides, les résidus de médicaments, les cosmétiques, etc.

« Dans le cadre d’une étroite collaboration entre chimistes, physiciens et biologistes, nous avons mis au point un dispositif de purification de l’eau très efficace, qui n’a besoin d’aucune autre source d’énergie que la lumière du soleil« , explique M. Forró. « Notre prototype peut fournir de l’eau potable à de petites populations, même dans des endroits reculés, et pourrait être facilement mis à l’échelle. C’est une grande réussite et un important « produit secondaire » de ce projet est qu’il a attiré un grand nombre d’étudiants talentueux et motivés qui se soucient des questions environnementales et de la durabilité« .

Dans leur article, publié dans la revue Clean Water du partenaire Nature, les chercheurs présentent un prototype du filtre et font des suggestions pour l’améliorer. « Je suis convaincu qu’il créera un suivi important dans les communautés scientifiques polyvalentes et, je l’espère, dans les organismes de financement« , déclare Endre Horváth, le scientifique principal du projet.

Reference

E. Horváth, J. Gabathuler, G. Bourdiec, E. Vidal-Revel, M. Benthem Muñiz, M. Gaal, D. Grandjean, F. Breider, L. Rossi, A. Sienkiewicz, L. Forró. Solar water purification with photocatalytic nanocomposite filter based on TiO2 nanowires and carbon nanotubes. npj Clean Water 07 April 2022. DOI: 10.1038/s41545-022-00157-2