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Des photocatalyseurs imprimés en 3D pour traiter les eaux usées

Publié le 22 juillet 2019 par Mélanie R.
photocatalyseurs imprimés en 3D

Il y a quelques jours, une équipe de chercheurs de la Faculté d’ingénierie et de design industriel de l’Université polytechnique de Madrid (UPM) a dévoilé des photocatalyseurs imprimés en 3D visant à éliminer les substances polluantes dans les eaux usées. Ces solutions, créées à très faible coût, sont capables de transporter des électrons grâce à une source d’énergie solaire,  ce qui leur permet de générer des organismes responsables de la dégradation des déchets polluants.

L’une des préoccupations les plus récentes de l’Organisation mondiale de la santé concerne les contaminants émergents (CEC) et leur présence dans les eaux usées. La détection de ces polluants dans l’environnement n’a été possible que récemment grâce au développement de nouvelles technologies analytiques ; elles étaient en effet considérées comme imperceptibles auparavant. Parmi les contaminants émergents qu’on retrouve dans l’eau figurent les médicaments, les composés perfluorés, les hormones, les drogues abusives et les produits de soins personnels. Un ensemble qui affecte bien entendu la faune et la flore et donc notre santé. 

photocatalyseurs imprimés en 3D

Exemples de photocatalyseurs imprimés en 3D (crédits photo : UPM)

María José Martín de Vidales, chercheuse et participante de ce projet explique : “Ce type de polluants a une forte persistance dans les eaux usées, car ils ne peuvent pas être complètement éliminés par les traitements conventionnels. Leur présence dans le milieu aquatique, même à faible concentration, peut générer des problèmes de santé de nature diverse dans les systèmes hormonaux et endocriniens mais aussi divers types de cancer, résistance bactérienne aux antibiotiques, etc.” 

Des photocatalyseurs imprimés en 3D oxyder les polluants

Les photocatalyseurs imprimés en 3D mis au point par l’équipe UPM avec la technologie de dépôt de matière fondue ont été développés pour produire une oxydation avancée de la matière organique du polluant, grâce à la photocatalyse au dioxyde de titane (TiO2). L’énergie qui sépare la bande de valence de la bande de conduction de ce semi-conducteur est très faible et peut être fournie par la simple présence d’une source de rayonnements UV. Ces derniers sont apportés par le rayonnement solaire, ce qui permet alors de générer dans l’eau des radicaux hydroxyles et d’autres agents oxydants de la matière organique. C’est pourquoi ils s’appellent des photocatalyseurs.

L’un des objectifs de ce projet était de trouver une plus grande surface active de catalyseur par extrusion et impression 3D ultérieure, avec une dispersion adéquate de TiO2 dans un support de densité inférieure à celle de l’eau. On a ainsi obtenu un  photocatalyseur flottant accessible aux rayonnements UV, très actif pour traiter les eaux usées contaminées par les CEC, poursuit María José Martín de Vidales. De plus, la caractéristique de flottement du catalyseur peut augmenter l’efficacité du processus si le contaminant se trouve principalement à la surface de l’eau.”

photocatalyseurs imprimés en 3D

Schéma du processus réalisé par les chercheurs (crédits photo : UPM)

Les photocatalyseurs imprimés en 3D développés par l’équipe de recherche ont obtenu une activité supérieure à celle d’une géométrie plate. Grâce à l’utilisation de plastiques dans l’impression 3D, le coût du projet a été minime. Par conséquent, les portes s’ouvrent au traitement in situ des contaminants émergents, en utilisant comme seul réactif des photocatalyseurs flottants et le rayonnement solaire, un processus très économique et efficace. Retrouvez plus d’informations dans le communiqué de presse officiel de l’UPM ICI.

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