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Les bactéries et autres agents pathogènes en suspension dans l’air peuvent constituer un danger réel, en particulier dans des environnements comme les hôpitaux. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université Rice ont mis au point un nouveau filtre à air en mousse de graphène, qui peut tuer les microbes capturés avec de petits « zaps » d’électricité.

Un filtre en mousse de graphène contre les agents pathogènes

L’appareil est fabriqué à l’aide d’un type de graphène précédemment créé chez Rice appelé graphène induit par laser (LIG). Comme son nom l’indique, ce matériau est fabriqué en zappant une feuille de polyimide à l’aide d’un laser, ce qui le fait gonfler en une forme mousseuse de graphène.
Dans ce cas, l’équipe a fait sauter les deux côtés du polyimide à l’aide d’un couteau laser, laissant un mince treillis de polymère au centre pour renforcer la structure. En utilisant différentes températures du laser, l’équipe a pu faire gonfler les fibres de graphène à des degrés divers, créant une forêt épaisse à l’extérieur et de plus petites feuilles interconnectées plus profondément.
Avec une telle surface, le LIG est l’endroit idéal pour la sédimentation des bactéries, des champignons, des spores, des prions, des endotoxines et d’autres contaminants biologiques en suspension dans l’air. Et quand ils sont zappés, ils sont en état de choc.
Le graphène est réputé pour être un grand conducteur d’électricité, et ce LIG mousseux n’est pas différent. Un petit courant passe à travers du filtre de l’équipe Rice pour le chauffer périodiquement à 350° Celsius et tuer tout ce qui est pris dans son piège. Selon l’équipe, il ne faut que quelques secondes pour chauffer et refroidir la température de ce matériau, et cela ne prend pas beaucoup d’énergie.

Des tests pour valider ses performances

L’équipe a mis à l’essai ce nouveau filtre dans un système sous vide commercial, qui fait circuler 10 litres d’air par minute. Deux groupes de filtres LIG ont été testés pendant 90 heures dans ce système – un groupe a été zappé et chauffé périodiquement, tandis que l’autre a capturé passivement des microbes sans aucune autostérilisation.
À la fin de l’essai, les deux groupes de filtres ont été incubés pendant 130 heures à des températures favorisant la croissance bactérienne. Dans les filtres de contrôle il y avait des bactéries qui se multipliaient, mais ceux qui avaient été électrifiés n’en avaient aucune.
Cela ne veut pas dire que ces filtres sont inutiles sans être électrifiés. Dans un autre essai, l’équipe a placé une membrane en aval d’un filtre LIG et a montré que les bactéries ne se développaient pas aussi facilement à sa surface. Cela indique qu’elles ont encore de la difficulté à passer à travers le filtre et qu’il peut donc toujours être utilisés comme filtres passifs.

Ces filtres pourraient être utilisés dans les hôpitaux 

L’équipe affirme que ces filtres LIG, électrifiés ou non, pourraient être utilisés dans des systèmes de filtration dans des endroits comme les hôpitaux ou les avions commerciaux, où les agents pathogènes aéroportés ont tendance à se propager rapidement. Cela pourrait constituer une partie importante de nos défenses contre les bactéries résistantes aux antibiotiques.
Cette recherche a été publiée dans ACS Nano.
Source : Rice University
Crédit photo : Pixabay