L’utilisation du comprimé d’hydrogel pour purifier l’eau ne nécessite aucun apport d’énergie et ne crée pas de sous-produits nocifs. Crédit : Université du Texas à Austin
Jusqu’à un tiers de la population mondiale n’a pas accès à l’eau potable, selon certaines estimations, et la moitié de la population pourrait vivre dans des zones de stress hydrique d’ici 2025. Trouver une solution à ce problème pourrait sauver et améliorer la vie de millions de personnes, et c’est une priorité élevée pour les scientifiques et les ingénieurs du monde entier.
Des scientifiques et des ingénieurs de l’Université du Texas à Austin ont créé un comprimé d’hydrogel qui peut rapidement purifier l’eau contaminée. Un comprimé peut désinfecter un litre d’eau de rivière et la rendre potable en une heure ou moins.
“Notre hydrogel multifonctionnel peut faire une grande différence dans l’atténuation de la pénurie mondiale d’eau car il est facile à utiliser, très efficace et potentiellement évolutif jusqu’à la production de masse”, a déclaré Guihua Yu, professeur agrégé au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering. et Texas Materials Institute.
Un comprimé d’hydrogel développé par des ingénieurs de l’Université du Texas à Austin peut purifier un litre d’eau de rivière en une heure ou moins. Crédit : Université du Texas à Austin
Yu et son équipe ont récemment publié leurs découvertes dans la revue Matériaux avancés.
Aujourd’hui, le principal moyen de purifier l’eau est de la faire bouillir ou de la pasteuriser. Mais cela demande de l’énergie, beaucoup de temps et de travail. Ce n’est pas pratique pour les gens dans certaines parties du monde sans les ressources nécessaires pour ces processus.
Les hydrogels spéciaux génèrent du peroxyde d’hydrogène pour neutraliser les bactéries à un taux d’efficacité de plus de 99,999 %. Le peroxyde d’hydrogène fonctionne avec des particules de charbon actif pour attaquer les composants cellulaires essentiels des bactéries et perturber leur métabolisme.
Le processus ne nécessite aucun apport d’énergie et ne crée pas de sous-produits nocifs. Les hydrogels s’enlèvent facilement et ne laissent aucun résidu.
En plus de purifier l’eau par eux-mêmes, les hydrogels pourraient également améliorer un processus qui existe depuis des milliers d’années : la distillation solaire, l’utilisation de la lumière du soleil pour séparer l’eau des contaminants nocifs via la vaporisation.
Les systèmes de distillation solaire se heurtent souvent à des problèmes d’encrassement biologique, l’accumulation de micro-organismes sur l’équipement qui provoque son dysfonctionnement. Les hydrogels tueurs de bactéries peuvent empêcher cela de se produire.
“Un étudiant diplômé très vigilant, Youhong Guo, a découvert ces hydrogels de manière inattendue en faisant autre chose, à savoir la purification de l’eau avec la lumière du soleil”, a déclaré Keith Johnston, professeur au département de génie chimique McKetta qui a codirigé le projet.
L’équipe travaille à améliorer les hydrogels en augmentant les différents types d’agents pathogènes et de virus dans l’eau qu’ils peuvent neutraliser. Et l’équipe est également en train de commercialiser plusieurs prototypes.
La mise à l’échelle des hydrogels serait simple, selon les chercheurs. Les matériaux pour les fabriquer sont peu coûteux, et les procédés de synthèse sont simples et le restent à grande échelle. Et ils peuvent facilement contrôler la forme et la taille des hydrogels, les rendant flexibles pour différents types d’utilisations.
Référence : « Ingénierie moléculaire des hydrogels pour la désinfection rapide de l’eau et la génération durable de vapeur solaire » par Youhong Guo, Christopher M. Dundas, Xingyi Zhou, Keith P. Johnston et Guihua Yu, 22 juillet 2021, Matériaux avancés.
DOI : 10.1002/adma.202102994
Youhong Guo, un étudiant diplômé du laboratoire de Yu, est le premier auteur de l’article. Les étudiants diplômés Christopher Dundas en génie chimique et Xingyi Zhou en génie mécanique faisaient également partie de l’équipe. La recherche a été financée par des subventions de l’Energy Institute de l’UT Austin et de la Fondation Dreyfus.
