L'Université d'État de l'Oregon a mis au point un catalyseur à double usage qui nettoie l'eau polluée par des herbicides tels que le glyphosate et produit de l'hydrogène gazeux . Le catalyseur est constitué de matériaux semi-conducteurs tels que le dioxyde de titane. Le catalyseur est capable d'effectuer une photocatalyse, qui absorbe la lumière pour décomposer les contaminants organiques.
Des chercheurs de l'Oregon State University College of Science ont mis au point un catalyseur à double usage qui purifie l'eau contaminée par les herbicides et produit de l'hydrogène.
Le projet, qui a impliqué des chercheurs de l'OSU College of Engineering et de HP Inc., est important car la pollution de l'eau est un défi mondial majeur et l'hydrogène est un carburant propre et renouvelable.
Les résultats de l'étude, qui a exploré les catalyseurs photoactifs, ont été publiés dans la revue ACS Catalysis.
Kyriakos Stylianou d'OSU a déclaré : « Nous pouvons combiner l'oxydation et la réduction en un seul processus pour obtenir un système photocatalytique efficace. L'oxydation se produit par une réaction de photodégradation et la réduction par une réaction de dégagement d'hydrogène ».
Un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique sans subir de modifications chimiques permanentes.
Les photocatalyseurs sont des matériaux qui absorbent la lumière pour atteindre un niveau d'énergie plus élevé et peuvent utiliser cette énergie pour décomposer les contaminants organiques par oxydation. Parmi les nombreuses applications des photocatalyseurs figurent les revêtements autonettoyants pour murs, sols, plafonds et meubles qui résistent aux taches et aux odeurs.
Stylianou, professeur adjoint de chimie, a dirigé l'étude, qui impliquait des photocatalyseurs au dioxyde de titane dérivés d'un cadre organo-métallique, ou MOF.
Composés d'ions métalliques chargés positivement entourés de molécules de liaison organiques, les MOF sont des matériaux cristallins et poreux avec des propriétés structurelles accordables et des pores de taille nanométrique. Ils peuvent être conçus avec une variété de composants qui déterminent les propriétés du MOF.
En calcinant les MOF – chauffage élevé sans fusion – des matériaux semi-conducteurs tels que le dioxyde de titane peuvent être générés. Le dioxyde de titane est le photocatalyseur le plus couramment utilisé et se trouve dans les minéraux anatase, rutile et brookite.
Stylianou et ses collaborateurs, dont Líney Árnadóttir de l'OSU College of Engineering et William Stickle de HP, ont découvert que l'anatase dopée à l'azote-soufre est le meilleur photocatalyseur «d'une pierre deux coups» pour produire simultanément de l'hydrogène et dégrader le glyphosate, un herbicide utilisé.
Le glyphosate, également connu sous le nom de N-phosphonométhylglycine ou PMG, a été largement pulvérisé sur les champs agricoles au cours des 50 dernières années, depuis sa première apparition sur le marché sous le nom commercial Roundup où il a été critiqué à plusieurs reprises comme cancérogène.
Stylianou a noté: "Seul un petit pourcentage de la quantité totale de PMG appliquée est absorbée par les cultures, le reste atteignant l'environnement." "Cela suscite des inquiétudes quant à la lixiviation du PMG dans le sol et les eaux souterraines, comme il se doit : l'eau contaminée peut nuire à la santé de tous les êtres vivants de la planète. Et les herbicides qui s'infiltrent dans les cours d'eau sont la principale cause de pollution de l'eau.
Parmi les divers composés dans lesquels se trouve l'hydrogène, l'eau est la plus courante et la production d'hydrogène en divisant l'eau par photocatalyse est plus propre et plus durable que la méthode conventionnelle de fabrication d'hydrogène – à partir du gaz naturel par un processus de production de dioxyde de carbone connu sous le nom de reformage du méthane à la vapeur .
L'hydrogène a de nombreuses applications scientifiques et industrielles au-delà de l'énergie. Il est utilisé dans les piles à combustible pour automobiles, dans la production de nombreux produits chimiques, dont l'ammoniac, dans le raffinage des métaux et dans la production de plastiques.
"L'eau est une riche source d'hydrogène, et la photocatalyse est un moyen d'exploiter l'abondante énergie solaire de la Terre pour la production d'hydrogène et l'assainissement de l'environnement", a déclaré Stylianou. "Nous démontrons que grâce à la photocatalyse, il est possible de produire un carburant renouvelable tout en éliminant les polluants organiques ou en les convertissant en produits utiles."
Il est assez rare de voir un catalyseur fonctionner en mode dual, offrant deux avantages. La « dégradation » est proposée à la suite de PMG, avec la formation de glycine, d'acide formique et d'acide phosphorique comme principaux produits de dégradation, qui devront ensuite être séparés de l'eau, bien que moins toxiques que le produit de départ. L'action de production d'hydrogène n'est pas nette par rapport à l'oxygène de l'eau. Le communiqué de presse ne précise pas non plus ce qu'il advient de l'oxygène issu de la séparation de l'eau : l'obtention d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène ne serait en soi pas particulièrement utile, tout en étant dangereuse.
Actuellement, il a seulement été prouvé que le processus fonctionne et toute la phase d'ingénierie et d'industrialisation manque, comme pour transformer un processus qui fonctionne à un niveau expérimental en un processus qui peut être utilisé à une échelle utile pour l'activité humaine. Cependant, il s'agit d'un progrès dans le domaine des catalyseurs qui a pour avantage principal la purification de l'eau des herbicides et la production d'hydrogène à partir de l'eau comme avantage secondaire.
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L'article USA University découvre un catalyseur qui purifie l'eau des herbicides et produit de l'hydrogène provient de Scénarios économiques .
Cet article est une traduction automatique de la langue italienne d’un article publié sur le site Scenari Economici à l’URL https://scenarieconomici.it/universita-usa-scopre-catalizzatore-che-depura-lacqua-dagli-erbicidi-e-produce-idrogeno/ le Fri, 31 Mar 2023 20:00:54 +0000.