Le prototype du purificateur d’eau tenu par l’étudiant du projet de Master Jérôme Gabathuler. Crédit : EPFL
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 du monde subira un stress hydrique en raison de ressources insuffisantes 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 le dioxyde de titane (TiO2) et des nanotubes de carbone alimentés par la seule lumière du soleil.
Les scientifiques ont d’abord montré que le TiO2 peuvent à eux seuls purifier efficacement l’eau en présence de la lumière du soleil. Mais l’entrelacement des nanofils avec des nanotubes de carbone forme un matériau composite qui ajoute une couche supplémentaire de décontamination en pasteurisant l’eau – éliminant les agents pathogènes pour l’homme tels que les bactéries et les grands virus.
Le processus de filtrage et de stérilisation du dispositif de purification de l’eau. À gauche, un exemple de micro-organismes qui contaminent couramment l’eau potable. Les agents pathogènes sont piégés à la surface du filtre composite à base de nanofils et de nanotubes de carbone. À droite, une illustration de la façon dont la lumière UV génère des espèces réactives de l’oxygène à la surface du filtre illumination UV. Crédit : Horváth et al.
L’idée est que lorsque la lumière UV – provenant du spectre visible de la lumière solaire – frappe le filtre, elle lui fait produire 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 connus pour être des tueurs de pathogènes efficaces.
Les chercheurs ont testé leur dispositif avec E. ColiE. Coli la bactérie qui constitue l’étalon-or des études sur la survie des bactéries, mais le dispositif devrait fonctionner avec d’autres bactéries pathogènes, comme les suivantes Campylobacter Jejuni (un pathogène commun induisant la diarrhée dans le monde développé), Giardia Lamblia (un micro-organisme qui provoque l’infection intestinale de la giardiase), Salmonella, Cryptosporidium (cause de cryptosporidiose diarrhéique), le virus de l’hépatite A et le virus de la grippe aviaire. Legionella Pneumophila (responsable de la maladie du légionnaire). L’appareil est exceptionnellement capable d’éliminer tous les 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, de la durabilité.”
Dans leur article, publié dans le Nature journal partenaire Eau propre, les chercheurs présentent un prototype du filtre et font des suggestions pour de nouvelles améliorations. “Je suis convaincu qu’il créera un fort suivi dans les communautés scientifiques polyvalentes et, je l’espère, dans les agences de financement”, déclare Endre Horváth, le scientifique principal du projet.
“Purification de l’eau solaire avec un filtre nanocomposite photocatalytique à base de TiO2 nanowires and carbon nanotubes” par E. Horváth, J. Gabathuler, G. Bourdiec, E. Vidal-Revel, M. Benthem Muñiz, M. Gaal, D. Grandjean, F. Breider, L. Rossi, A. Sienkiewicz et L. Forró, 7 avril 2022,npj Eau propre.
DOI: 10.1038/s41545-022-00157-2
Financement : Global Water Award des Emirats Arabes Unis, bourse de collaboration Suisse-Afrique du Sud, Fondation Karl Zeno Schindler.
