Dépolluer l'eau plus efficacement avec... de l'or !

La pollution de l'eau est un problème majeur, qui n'a jamais été autant d'actualité qu'aujourd'hui. Qu'elle émane de produits pharmaceutiques, produits chimiques agricoles ou colorants par exemple, la pollution de l'eau de notre planète nuit à l'environnement mais également à la santé humaine. Sa dépollution n'est pas une mince affaire et les scientifiques ne cessent de chercher des solutions mais se confrontent toujours aux mêmes limites que sont la faible efficacité ou le coût exorbitant.


Les chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie de Norvège (NTNU) viennent toutefois de trouver une nouvelle manière de rendre plus efficace le processus de dépollution: en recouvrant le catalyseur d'or. Ils ont également trouvé un moyen de fabriquer des nanoparticules d'or de forme et de taille uniformes, ce qui ouvre la voie à une meilleure maîtrise du processus.

Un photocatalyseur est un matériau qui absorbe la lumière pour fournir de l'énergie et utiliser cette dernière pour provoquer une réaction chimique. Cette réaction chimique peut notamment être utilisée pour décomposer des polluants organiques via un processus qui se nomme "minéralisation". C'est ainsi que les polluants peuvent chimiquement être transformés en eau, en dioxyde de carbone ou en d'autres molécules inoffensives.

Mais pour fonctionner, ces catalyseurs nécessitent des rayons ultra-violets, ce qui limite leur usage. C'est pour cette raison que les scientifiques ont axé leur recherche sur l'utilisation d'une plus grande partie du spectre solaire. En effet, la lumière du soleil étant moins coûteuse et plus disponible, son usage pourrait accroître considérablement nos capacités à dépolluer l'eau ! En tant que catalyseur, les chercheurs ont utilisé des disques composés d'un minerai appelé "bismuthite", et ils ont découvert qu'en ajoutant des nanoparticules d'or à la surface de ces disques, ils devenaient plus sensibles à la partie visible du spectre solaire.


Toutefois, les scientifiques se sont heurtés à une problématique: il est difficile de maîtriser la taille et la forme de particules d'or. De manière générale on arrive à obtenir un mélange de particules composé de diverses formes: tiges, sphères et cubes. Or, la forme de ces particules impacte la capacité à capter les rayons du soleil. Les chercheurs ont réussi à dépasser cette limite en arrivant à créer des nanoparticules de taille et de forme uniformes en ajustant la concentration et le pH de la solution dans laquelle les particules poussaient.

Ainsi, ils ont pu déposer sans encombre ces nanoparticules, sur la surface des nanodisques de bismuthite. Le photocatalyseur a ensuite été testé sur un polluant organique connu: le bleu de méthylène. S'agissant d'une molécule complexe, les scientifiques ont considéré que si le photocatalyseur fonctionnait sur ce dernier, il devrait fonctionner également sur d'autres matières organiques. Par ailleurs, le choix de cette molécule est pertinent car on connaît bien sa décomposition: les scientifiques sont capables de déterminer la quantité de bleu de méthylène restant à la fin du processus de dépollution, mais également en quoi il a été converti.

Cette recherche a ainsi permis d'aboutir à deux découvertes: l'or permet de capter les rayons du soleil en lieu et place de rayons UV, et la forme des particules d'or peut agir sur l'efficacité du photocatalyseur. En effet, lorsque le photocatalyseur était recouvert de nanoparticules d'or en forme de tiges, l'efficacité s'est révélée 14% plus importante qu'avec celui doté de sphères. Malgré ces découvertes très encourageantes, les chercheurs souhaitent viser une efficacité encore meilleure car ils constatent qu'il reste encore une partie du contaminant même après trois heures de réaction. Une des pistes pouvant encore améliorer l'efficacité du processus pourrait notamment être d'adapter le nombre de photons utilisés.