L'éponge luffa créée par l'équipe de recherche du Dr Tran Thi Viet Ha (32 ans) a la capacité de séparer l'huile et les microplastiques de l'eau, contribuant ainsi à résoudre les problèmes de pollution environnementale.
En 2021, le Dr Tran Thi Viet Ha, maître de conférences à la Faculté de technologie et d'ingénierie avancées de l'Université Vietnam-Japon (Université nationale du Vietnam, Hanoï), et son équipe ont eu l'idée de créer des matériaux super hydrophobes à partir de fibres de luffa pour éliminer les particules de sébum et de microplastique présentes dans l'eau. Après plus d'un an de recherche, l'équipe a créé une mousse super hydrophobe composée de deux composants principaux : une couche de base et une couche de revêtement.
La couche de base est fabriquée à partir de luffas naturels usagés, grâce à leurs groupes hydroxyles hydrophiles qui leur confèrent un pouvoir absorbant naturel. Après nettoyage, la surface des luffas est trempée et vaporisée d'une couche de cire pour rendre les fibres rugueuses et modifier leurs propriétés d'hydrophile à hydrophobe.
Le revêtement est composé de cire d'abeille, de cire de palme, de cire de haricot... qui sont entièrement naturelles et respectueuses de l'environnement.
L'éponge enduite de cire est hydrofuge tout en absorbant parfaitement l'huile. Elle absorbe également facilement les particules microplastiques d'environ 5 μm, grâce à la capillarité due aux structures 3D et aux interactions électrostatiques entre la surface du matériau et les particules de plastique.
La fibre de luffa, une fois enduite de cire, est parfaitement imperméable. Photo : Équipe de recherche
Les résultats des tests montrent que les propriétés hydrophobes du luffa sont excellentes, avec un angle de contact avec l'eau supérieur à 150 degrés. C'est la base pour séparer l'huile et capturer les particules microplastiques dans le mélange eau-eau.
Selon l'équipe de recherche, une surface est considérée comme hydrophobe ou hydrophile selon l'angle de contact entre la goutte d'eau et la surface solide. Lorsque l'angle de contact est supérieur à 150 degrés, la surface devient superhydrophobe. L'éponge luffa a donc démontré avec succès sa superhydrophobie.
Les éponges luffa ont pu absorber l'huile à un taux d'environ 72 à 88 g/g, avec une efficacité de séparation de plus de 99 % pour les mélanges huile/eau. De plus, le matériau a démontré une grande capacité d'absorption des microplastiques, avec 381 mg de microplastiques de polystyrène dans 569 g d'eau, soit une efficacité de 99 %.
Le Dr Ha et ses collègues ont mené des recherches similaires sur les mousses industrielles telles que la mousse de polyuréthane, la mousse de mélamine et les matériaux de revêtement chimiques, en utilisant des méthodes complexes, adaptées uniquement à l'échelle du laboratoire. Parallèlement, le luffa et la méthode de revêtement à la cire naturelle sont évalués pour une mise en œuvre à plus grande échelle. « Le procédé est simple, avec un équipement facile à trouver et ne nécessite pas de haute technologie. Le temps de fabrication est notamment rapide, à peine une heure », a déclaré la médecin.
L'éponge luffa permet de séparer l'huile de l'eau. Photo : Équipe de recherche
Un rapport de la Banque mondiale de juillet 2022 estime que le Vietnam produit environ 3,1 millions de tonnes de déchets plastiques sur terre chaque année. Outre les microplastiques, le pétrole peut pénétrer dans les sources d'eau par rejet direct ou indirect et se propager dans l'environnement par diverses voies, entraînant de nombreux problèmes de santé potentiels pour les humains et les animaux.
De nombreuses méthodes ont été appliquées pour résoudre ce problème, notamment l'incinération, le traitement chimique et biologique, mais elles peuvent engendrer une pollution secondaire. Par exemple, l'incinération peut aider à éliminer le pétrole de l'eau, mais elle peut également polluer l'air en générant de grandes quantités de CO₂ et de SO₂ après le processus.
Le Dr Ha a déclaré que l'éponge en fibres du groupe pouvait être utilisée pour traiter la pollution environnementale et surmonter les problèmes mentionnés ci-dessus. La recherche a été publiée dans la revue Environmental Technology & Innovation en juin 2023.
Le professeur associé Dr Nguyen Minh Phuong, Faculté de chimie de l'Université des sciences (Université nationale du Vietnam, Hanoï), a estimé que le pétrole et les microplastiques sont deux polluants environnementaux très préoccupants, non seulement au Vietnam, mais aussi dans le monde entier. La pollution pétrolière des eaux de surface est un problème brûlant, et les matériaux utilisés pour l'éliminer doivent être très légers et capables de flotter à la surface. Par ailleurs, les microplastiques sont plus toxiques que les plastiques de grande taille et sont observables à l'œil nu. Les deux sujets de recherche du Dr Ha sont à la fois d'actualité et d'importance pratique.
Selon le professeur associé Phuong, la recherche sur le traitement des hydrocarbures et des microplastiques dans le milieu aquatique est encore assez modeste, tant au niveau national qu'international. À l'heure actuelle, aucun groupe de recherche n'a développé de matériaux permettant de traiter simultanément les hydrocarbures et les microplastiques dans le milieu aquatique.
Elle a déclaré que l'utilisation du luffa pour traiter la pollution environnementale est une idée nouvelle et unique, car il s'agit d'un matériau naturel, écologique et biodégradable. Le luffa a été utilisé dans certaines études sur les matériaux destinés au traitement des polluants inorganiques tels que les métaux lourds dans l'eau, car il présente des caractéristiques exceptionnelles, telles qu'une grande surface, des pores larges et une grande légèreté, lui permettant de flotter facilement à la surface de l'eau.
Les matériaux superhydrophobes attirent également l'attention des scientifiques du monde entier en raison de leur capacité à absorber sélectivement le pétrole. Des méthodes chimiques sont généralement utilisées pour transformer les matériaux poreux en surfaces hydrophobes.
Selon PSG Phuong, l'utilisation de cires d'origine naturelle comme le groupe de recherche pour modifier la surface des matériaux est une idée intéressante avec une grande applicabilité.
Bich Thao
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