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Grâce à des techniques sophistiquées de microscopie et d’analyse informatique, des chercheurs de l’université A&M du Texas ont maintenant validé le bien-fondé d’une technologie de purification de l’eau qui utilise l’électricité pour éliminer et inactiver un assortiment de virus d’origine hydrique.

Une technique plus efficace pour purifier l’eau

Selon eux, cette stratégie de purification de l’eau, qui n’a pas encore été mise en œuvre, pourrait ajouter un autre niveau de sécurité contre les agents pathogènes qui provoquent des troubles gastro-intestinaux et d’autres infections chez l’homme.

Avant d’arriver dans les foyers, l’eau subit plusieurs étapes de purification, à savoir la coagulation, la sédimentation, la filtration et la désinfection. Les méthodes conventionnelles de coagulation utilisent des produits chimiques pour déclencher l’agglutination des particules et des microbes dans l’eau non traitée.

Ces agrégats peuvent ensuite être éliminés lorsqu’ils se déposent sous forme de sédiments. Bien qu’efficaces, les produits chimiques utilisés pour la coagulation peuvent être très acides, ce qui rend difficile leur transport vers les stations de traitement et leur stockage.

Au lieu de recourir à la coagulation chimique, les scientifiques ont cherché à savoir si une méthode de coagulation émergente utilisant l’électricité était aussi efficace pour éliminer les virus de l’eau. Ils ont notamment utilisé un substitut d’un virus non enveloppé, appelé bactériophage MS2, pour leur étude. Le choix de ces virus a été motivé par le fait que le bactériophage MS2 présente des similitudes structurelles avec de nombreux virus non enveloppés qui peuvent persister dans l’eau après traitement et provoquer des maladies chez l’homme.

De très bons résultats

Pour leurs expériences, les chercheurs ont inséré des électrodes en fer dans un échantillon d’eau non traitée chargée de virus. Lorsqu’ils ont fait passer des courants électriques, l’anode s’est oxydée, libérant des ions de fer dans la solution. Ces ions se combinent avec l’oxygène dissous pour produire des radicaux hydroxyles et des précipités riches en fer. Au cours de ce processus, ils ont constaté qu’au fur et à mesure que le fer précipitait, le virus se fixait à ces amas pour former des agrégats plus gros, qui pouvaient être facilement retirés de l’eau.

Mais si les agrégats de fer ont permis de capturer le virus, ils ont posé un problème pour illustrer l’inactivation à l’aide de la microscopie électronique. « L’agglutination pose un énorme problème car il n’y a pas de moyen facile d’isoler le virus des agrégats riches en fer, ce qui rend difficile la visualisation des dommages viraux et l’analyse pour savoir si l’électrocoagulation est à l’origine des dommages viraux ou de l’extraction du virus des agrégats riches en fer », a déclaré Anindito Sen, chercheur au Texas A&M Microscopy.

Pour résoudre ce problème, Kyungho Kim, étudiant diplômé de Chellam, a mis au point, sous la direction d’Anindito Sen, une nouvelle technique de calcul permettant de visualiser directement les virus agrégés au fer. Ils ont infligé des dommages numériques à des images 3D d’un bactériophage MS2 intact. Ils ont ensuite généré des versions en 2D du modèle 3D endommagé. Enfin, ils ont comparé ces images avec des images microscopiques en 2D du virus obtenues après l’électrocoagulation.

La coagulation classique n’est pas efficace contre les virus

Les chercheurs ont constaté que les dommages subis par les virus électrocoagulés allaient de 10 % à plus de 60 %. En outre, en suivant la même analyse avec des bactériophages isolés par coagulation classique, ils ont observé que les virus n’étaient pas inactivés.

« Le processus traditionnel de purification de l’eau en plusieurs étapes a été conçu pour garantir que, même si une étape échoue, les suivantes peuvent vous tirer d’affaire – une approche à barrières multiples, pour ainsi dire », a déclaré M. Chellam. « Ce que nous proposons avec l’électrocoagulation, c’est l’intensification du processus, où la coagulation et la désinfection sont combinées en une seule étape avant les étapes ultérieures de purification, afin de garantir une meilleure protection contre les agents pathogènes d’origine hydrique. »

Cette recherche a été publiée dans Environmental Science & Technology.

Source : Texas A&M University
Crédit photo : Pexels