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Dans la nature, l’interaction des molécules à la frontière de différents liquides peut donner naissance à de nouvelles structures. Ces molécules auto-assemblées rendent possible la formation de cellules et jouent un rôle essentiel dans le développement de toute vie sur Terre. Elles peuvent également être modifiées pour remplir des fonctions spécifiques.

Un matériau qui élimine les polluants dans l’eau

Maintenant, une équipe de chercheurs de Penn State a exploité cette possibilité pour mettre au point un matériau capable d’éliminer les polluants persistants de l’eau. « Nous nous sommes inspirés des systèmes biologiques pour voir si nous pouvions faire émerger des phénomènes similaires avec des molécules non biologiques », a déclaré Scott Medina, professeur adjoint de génie biomédical et auteur correspondant d’un article.

Pour leur expérience, les chercheurs ont choisi d’incorporer du fluor, un élément peu présent dans la nature, dans un acide aminé et de le mélanger à une huile fluorée pour guider son organisation moléculaire.

L’équipe a ajouté l’huile fluorée à de l’eau, où elle a formé une perle composée de la gouttelette de fluor entourée d’un revêtement d’acide aminé. Lorsque les chercheurs ont inversé le flacon pour exposer cette perle à l’air, les composants de cette perle se sont réorganisés pour former un film.

Composé d’une fine couche d’huile fluorée entourée de deux couches de structures cristallines microscopiques d’acides aminés, ce film pouvait se réarranger dans la perle lorsqu’il était agité – et entraîner d’autres molécules fluorées avec lui. « Les fluorés ne jouent pas bien avec les autres, donc si vous les mettez ensemble, il y a des interactions très fortes », a déclaré Medina. « Les contaminants fluorés présents dans l’eau veulent se séparer de l’eau et trouver d’autres matières riches en fluor ».

Éliminer les PFAS

Ce phénomène, ainsi que la capacité du composé à passer de l’état de film à la forme de perle, a suscité l’intérêt des chercheurs pour une éventuelle capture des polluants. Les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) sont des produits chimiques artificiels contenant du fluor, généralement utilisés dans la fabrication de produits hydrofuges ou anti-graisse. Leur structure moléculaire leur permet de s’accumuler dans les environnements et dans le corps humain – de façon permanente.

« La nature n’a pas développé de moyens de décomposer efficacement les molécules contenant du fluor, de sorte que ces composés restent en place pendant longtemps », a déclaré M. Medina. « Ils pénètrent dans les eaux usées et les sols, se retrouvent dans l’eau potable et les aliments, et nous les consommons – et notre corps ne les dégrade pas très bien non plus. »

Pour tester le potentiel du nouveau composé pour la capture des PFAS, les chercheurs ont ajouté de l’eau contaminée à un récipient en plastique recouvert de leur film d’acide aminé fluoré. Le film a capturé les substances PFAS en deux heures et a pu les retenir jusqu’à 24 heures. À partir de ce stade, le film contenant les PFAS pouvait être agité pour se reformer en une perle cohésive qui pouvait être facilement recueillie dans l’eau maintenant purifiée.

Les chercheurs prévoient de plus explorer ces capacités d’extraction des polluants, en étudiant non seulement la purification de l’eau, mais aussi la possibilité de récolter des composés dans l’air. Grâce à des recherches plus poussées sur ses applications, le composé fluoré pourrait devenir un outil d’élimination des contaminants à usage multiple, utilisable dans divers contextes.

Également dans d’autres domaines

« Beaucoup d’efforts sont déployés pour étudier la toxicologie des PFAS et la manière de les réglementer », a déclaré M. Medina. « Ce matériau pourrait être mis en œuvre pour éliminer les PFAS de l’eau potable – et nous pensons qu’il pourrait avoir beaucoup d’utilité dans d’autres domaines également. »

Cette recherche a été publiée dans Advanced Functional Materials.

Source : Pennsylvania State University
Crédit photo : Pexels

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