Une étude développée par des chercheurs d’Irlande et de Chine, et publiée dans la revue Matériaux naturels, promet de révolutionner la chimie environnementale. En effet, il en est résulté un matériau qui, selon ses créateurs, a la capacité de capturer le benzène (un polluant toxique) de l’air.
Le professeur Michael Zaworotko, président du Bernal Institute for Crystal Science and Engineering de l’Université de Limerick, auteur principal de l’étude qui a développé le nouveau matériau. Crédit : Université de Limerick
Selon les scientifiques impliqués dans le projet, le benzène est connu comme un «composé organique volatil» (COV), une classe de polluants toxiques qui causent de graves problèmes environnementaux et sanitaires.
Semblable à une éponge, le nouveau matériau, appelé BUT-55, est poreux et vise à rendre l’air plus pur, ce qui a un impact significatif dans la lutte contre le changement climatique.
« Une famille de matériaux poreux – comme l’éponge – a été développée pour capter la vapeur de benzène de l’air pollué et produire un flux d’air propre pendant longtemps pour fonctionner », a expliqué le professeur Michael Zaworotko, auteur principal de l’étude. Il est président du Bernal Institute of Crystal Science and Engineering de l’Université de Limerick. « Ces matériaux pourraient être régénérés facilement sous un chauffage doux, ce qui en fait des candidats pour la purification de l’air et l’assainissement de l’environnement. »
Selon Zaworotko, le matériau développé par son équipe en partenariat avec des universités chinoises a une telle affinité pour le benzène qu’il capte l’élément même lorsqu’il n’est présent que dans une partie sur 100 000, soit 0,001 %.
Xiang-Jing Kong, chercheur postdoctoral au Département des sciences chimiques de l’UL et co-auteur de l’étude, a fait une autre analogie pour expliquer l’aspect physique de l’ustensile. Selon elle, la matière ressemble au fromage suisse « parce qu’elle est pleine de trous, et ce sont ces trous qui attirent les molécules de benzène ».
Honoré de partager notre travail sur l’élimination des traces de benzène lors de la conférence NAGC 2022 à Chypre. Une expérience merveilleuse, merci Prof. Mike @ZGroupUL pour m’avoir donné cette chance. https://t.co/61c6tt9mue
— Xiang-Jing Kong (@XiangJingKong1) 11 mai 2022
Comme le processus de collecte du benzène est basé sur une liaison physique plutôt que chimique, l’énergie de capture et de libération est bien inférieure à celle des matériaux créés précédemment. Aucune technologie développée à ce jour n’était capable d’éliminer le benzène de l’air à des concentrations infimes, et ce, avec une faible empreinte énergétique.
« Briser les mélanges de gaz est difficile à faire. Cela est particulièrement vrai pour les composants plus petits qui composent l’air, notamment le dioxyde de carbone et l’eau. Les propriétés de notre nouveau matériau montrent que la rupture n’est plus difficile à faire pour le benzène », a expliqué Zaworotko.
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L’équipe a déjà créé d’autres matériaux pour capturer les polluants atmosphériques toxiques
D’autres travaux menés dans le laboratoire du professeur Zaworotko ont abouti à des matériaux de pointe pour la capture du carbone et de l’eau. Le matériau de collecte de l’eau a des propriétés si favorables pour collecter et libérer l’eau de l’atmosphère qu’il est déjà utilisé dans les systèmes de déshumidification.
« Basés sur une conception intelligente, nos matériaux ont bien réussi à relever des défis d’importance technique et sociale, tels que l’élimination du benzène des traces de l’air. Ceci est difficile pour les matériaux conventionnels et met ainsi en évidence le charme des matériaux poreux », a déclaré Xiang-Jing Kong. « Cette recherche a ouvert des possibilités de conception de matériaux poreux pour la séparation efficace de ces produits chimiques avec un faible apport d’énergie, ainsi que l’élimination d’autres polluants traces de l’air. »
Ces résultats suggèrent qu’une nouvelle génération de matériaux poreux sur mesure du type inventé à UL peut permettre une approche générale pour capturer les produits chimiques toxiques de l’air.
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