Système de purification d’eau fabriqué à partir de bois, avec l’aide d’un four à micro-ondes – Technoguide

Des chercheurs suédois ont mis au point un moyen plus écologique d’éliminer les métaux lourds, les colorants et autres polluants de l’eau. La réponse réside dans le filtrage des eaux usées avec un matériau de gel extrait de cellulose végétale et enrichi de petits points de carbone produits dans un four à micro-ondes.

Faisant rapport dans la revue Sustainable Materials and Technologies, des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology, en collaboration avec Politecnico di Torino, ont conçu une technique plus durable pour produire des composites d’hydrogel, un type de matériau étudié pour la décontamination des eaux usées.

Minna Hakkarainen, qui dirige la Division de la technologie des polymères au KTH Royal Institute of Technology, affirme que les hydrogels éliminent les contaminants tels que les ions de métaux lourds, les colorants et autres polluants courants.

«La quantité totale d’eau sur Terre ne change pas avec le temps, mais la demande change», dit-elle. “Ces hydrogels entièrement lignocellulosiques offrent une solution prometteuse et durable pour aider à garantir l’accès à l’eau potable.”

Les composites d’hydrogel peuvent être fabriqués à partir de 100% de lignocellulose ou de matière végétale – la bioressource la plus abondante sur Terre, dit-elle.

Un ingrédient est la gomme de cellulose (carboxyméthylcellulose ou CMC), un épaississant et une émulsion dérivés couramment de la pâte de bois ou des sous-produits de transformation du coton et utilisés dans divers produits alimentaires, y compris la crème glacée. À l’hydrogel sont ajoutés des points de carbone semblables à de l’oxyde de graphène synthétisés à partir de la biomasse à l’aide de la chaleur par micro-ondes. Les composites d’hydrogel sont ensuite durcis avec de la lumière UV, un processus doux qui a lieu dans l’eau à température ambiante.

Les hydrogels sont constitués d’un réseau de chaînes polymères qui non seulement absorbent l’eau, mais collectent également des molécules et des ions au moyen d’interactions électrostatiques – un processus connu sous le nom d’adsorption. Hakkarainen dit que le nouveau processus renforce également la stabilité des composites d’hydrogel afin qu’ils puissent survivre aux hydrogels ordinaires pour des cycles répétés de purification de l’eau.

L’oxyde de graphène est devenu un additif privilégié dans ce mélange, en raison de sa capacité d’adsorption élevée, mais le coût environnemental de la production d’oxyde de graphène est élevé.

«L’oxyde de graphène est un excellent adsorbant, mais le processus de production est difficile», dit-elle. “Notre itinéraire est basé sur des matières premières biosourcées communes et des processus nettement plus doux avec moins d’impact sur l’environnement.”

Le graphène est dérivé du graphite, une forme cristalline de carbone que la plupart des gens reconnaissent comme le «plomb» des crayons. Sous forme oxydée, il peut être utilisé dans des hydrogels, mais le processus d’oxydation nécessite des produits chimiques et des conditions sévères. La synthèse du graphène à partir de la biomasse nécessite souvent des températures allant jusqu’à 1300 ° C.

En revanche, les chercheurs du KTH ont trouvé un moyen de carboniser la biomasse à des températures beaucoup plus basses. Ils ont réduit le lignosulfate de sodium, un sous-produit de la pâte à bois, en flocons de carbone en le chauffant dans de l’eau dans un four à micro-ondes. L’eau est portée à 240 ° C et elle est conservée à cette température pendant deux heures.

Finalement, après un processus d’oxydation, ils ont produit des points de carbone d’environ 10 à 80 nanomètres de diamètre, qui sont ensuite mélangés avec la CMC méthacrylée et traités avec de la lumière UV pour former l’hydrogel.

«Il s’agit d’un système simple et durable», déclare Hakkarainen. “Cela fonctionne aussi bien, sinon mieux, que les systèmes d’hydrogel actuellement utilisés.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par KTH, Royal Institute of Technology. Original écrit par David Callahan. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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