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Nano éponge pour les déversements d'huile
Une fine membrane constituée d'un réseau de nanofils pourrait devenir un outil prometteur pour nettoyer les déversements de pétrole et éliminer les contaminants toxiques des eaux souterraines. Plongée dans un mélange d'eau et d'huile, la membrane de 50 micromètres d'épaisseur absorbe l'huile, gonflant jusqu'à 20 fois son poids.
En règle générale, les déversements de pétrole sont nettoyés à l'aide de la même technologie de base utilisée il y a 20 ans. Cela inclut l'utilisation de matériaux absorbants pour absorber les traces d'huile. Les absorbants naturels tels que le foin et la cellulose peuvent absorber entre 3 et 15 fois leur poids en huile, tandis que les absorbants à base de polymères synthétiques peuvent absorber jusqu'à 70 fois leur poids. Mais ces matériaux ont également tendance à absorber l'eau.
La nouvelle membrane absorbe l'huile et les solvants et est superhydrophobe, ce qui signifie qu'elle repousse fortement l'eau. Si vous deviez le mettre dans l'eau pendant un mois et le sortir, il serait encore sec, dit Francesco Stellacci , le professeur de science et d'ingénierie des matériaux du MIT qui a dirigé les travaux, publiés en ligne dans Nature Nanotechnologie . Stellaci dit que le matériau ne devrait pas être trop coûteux à fabriquer en grande quantité et peut être facilement réutilisé plusieurs fois, bien que les chercheurs n'aient pas encore mesuré combien de fois.
Michael Rubner , un professeur de science des matériaux et d'ingénierie du MIT qui n'était pas impliqué dans le projet, affirme que la réutilisabilité de la membrane est sa caractéristique la plus distinctive. D'autres structures hydrophobes ont typiquement été fabriquées à partir de matériaux organiques. Les nanofils inorganiques peuvent supporter des températures allant jusqu'à 600 degrés Celsius, où les matériaux organiques se dégraderaient. Si la membrane est encrassée d'huile ou si vous devez retirer l'huile, … [vous] pouvez la faire cuire et la nettoyer et, en principe, l'utiliser encore et encore, dit Rubner.
La membrane est un tapis de nanofils d'oxyde de potassium et de manganèse, chacun d'environ 20 nanomètres de large. Stellacci et ses collègues assemblent les tapis en utilisant une méthode similaire à celle utilisée pour produire du papier : ils fabriquent une suspension de nanofils et la sèchent sur un substrat. Ils ont fabriqué des membranes de 27 centimètres de côté, mais Stellacci dit qu'elles pourraient être fabriquées dans des tapis plus grands.
Deux caractéristiques importantes confèrent à la membrane ses propriétés exceptionnelles d'absorption d'huile et de déperlance. Premièrement, le maillage de nanofils a de minuscules pores de 10 nanomètres de large en moyenne capables d'évacuer l'eau et d'autres liquides dans la membrane. Pour éloigner l'eau, les chercheurs enduisent la membrane de silicone hydrofuge. Résultat : l'eau roule à la surface de la membrane tandis que l'huile remonte rapidement dans les pores. Stellacci et ses collègues ont testé la membrane avec des mélanges de différents solvants organiques et huiles, notamment de l'huile à moteur, de l'essence et du toluène.
Les chercheurs ont également découvert que la membrane peut séparer des solvants presque identiques ; lorsqu'elle est plongée dans un mélange de benzène et de toluène, la membrane n'absorbe que le toluène. C'est assez étonnant, car ce sont des molécules assez similaires, dit Jörg Lahann , professeur de génie chimique à l'Université du Michigan. Cette propriété pourrait ouvrir d'autres applications, comme la purification ou la séparation de produits chimiques et de solvants.
Les chercheurs espèrent que la nanomembrane pourrait réduire les déchets et abaisser le coût de nettoyage des déversements de pétrole des bateaux et de l'industrie pétrolière. Mais Doug Helton, un scientifique de la National Oceanic and Atmospheric Administration, dit qu'il est peut-être trop tôt pour dire si la nanomembrane pourrait être pratique pour nettoyer les grandes marées noires. La technique de chauffage nécessaire pour nettoyer la membrane pourrait s'avérer un processus assez onéreux, dit-il.
De plus, la capacité d'absorption d'huile de la membrane peut diminuer en cas de déversement réel. Les déversements de pétrole sont assez salissants, dit Helton. Il peut y avoir beaucoup de débris. Cela pourrait réduire l'efficacité du sorbant. Pour l'instant, Helton pense que la membrane pourrait être utile pour éliminer les contaminants de l'eau dans les usines ou nettoyer les petits déversements de pétrole, dans les garages et les ateliers d'usinage.