Innovation

L’invention d’une poudre qui tue instantanément les bactéries contenues dans l’eau exposée au soleil

Ce nouveau désinfectant d’eau est capable d’éliminer des milliers de bactéries d’origine hydrique en seulement une seconde. Pour l’activer, il suffit de l’exposer à la lumière du soleil.

Selon l’OMS, au moins deux milliards de personnes dans le monde utilisent une source d’eau potable contaminée par des microbes pathogènes. La présence de ces bactéries dans l’eau potable constitue un grand risque de transmission de maladies telles que la dysenterie, le choléra et la diarrhée. Ces maladies d’origine hydrique entraînent 2 millions de décès chaque année. Face à cette situation alarmante, des chercheurs de l’Université Stanford et du SLAC ont créé une poudre désinfectante, qui agit instantanément sous l’effet du rayonnement solaire. Selon eux, cette solution pourrait significativement contribuer à éradiquer ce problème mondial de contamination d’eau potable. Dans cet article, apprenez-en davantage sur cette découverte essentielle et novatrice.

Comment agit ce désinfectant ?

Cette poudre contient de l’oxyde d’aluminium, de l’oxyde de fer, ainsi qu’un catalyseur à base de sulfure de molybdène/cuivre. Ce catalyseur absorbe les photons du soleil. Il agit comme un semi-conducteur qui permet aux photons captés de libérer des électrons. Lorsque ces électrons interagissent avec l’eau environnante, les réactions produites génèrent du peroxyde d’hydrogène (H2O2) et des radicaux hydroxyles (HO). Ces deux composés figurent parmi les formes d’oxygène les plus dévastatrices sur le plan biologique. Ils tuent les bactéries en détruisant leurs membranes cellulaires. Selon les explications de Yi Cui, professeur fondateur du département de la science et de l’ingénierie des matériaux à l’Université Stanford, le peroxyde d’hydrogène et les radicaux hydroxyles ont une courte durée de vie. Lorsqu’il n’y a plus de bactéries à oxyder, ces produits chimiques se décomposent et se dissipent en quelques secondes. L’eau décontaminée peut immédiatement être bue.

Images microscopiques d'E. coli avant (à gauche) et après la désinfection. Les bactéries meurent rapidement après que la lumière du soleil a produit des substances chimiques qui ont gravement endommagé les membranes des cellules bactériennes, comme le montrent les cercles rouges.
Images microscopiques d’E. coli avant (à gauche) et après la désinfection. Les bactéries meurent rapidement après que la lumière du soleil a produit des substances chimiques qui ont gravement endommagé les membranes des cellules bactériennes, comme le montrent les cercles rouges. Crédit photo : Tong Wu/Stanford University

Comment les tests ont été effectués ?

Au cours de cette étude, les chercheurs ont employé un bécher de 200 ml d’eau à température ambiante renfermant environ 1 million de bactéries E. coli par ml. Ils y ont ajouté une faible quantité de poudre désinfectante. Les tests ont été réalisés sur le campus de l’université, sous le soleil. Après 60 s d’exposition à la lumière, aucune bactérie vivante n’a été aperçue. Bofei Liu, ancien post-doctorant de la science et de l’ingénierie des matériaux, a affirmé que les nano flocons peuvent instantanément entrer en contact avec un grand nombre de microbes et les éliminer.

Ils agissent ensemble, selon le professeur Cui. Cette équipe de recherche a également découvert que ce nouveau désinfectant est recyclable. Elle a utilisé un aimant pour récupérer la poudre métallique dans l’eau après la première opération de désinfection. Cette poudre a été réutilisée pour décontaminer un autre bécher d’eau. Les scientifiques ont constaté que le même processus d’élimination de bactéries s’est reproduit. De plus, ils ont répété ce procédé 30 fois avec 30 échantillons d’eau différents.

Une poudre désinfectante est mélangée à de l'eau contaminée par des bactéries (en haut à gauche). Le mélange est exposé à la lumière du soleil, qui tue rapidement toutes les bactéries (en haut à droite). Un aimant recueille la poudre métallique après la désinfection (en bas à droite). La poudre est ensuite rechargée dans un autre bécher d'eau contaminée et le processus de désinfection est répété (en bas à gauche).
Une poudre désinfectante est mélangée à de l’eau contaminée par des bactéries (en haut à gauche). Le mélange est exposé à la lumière du soleil, qui tue rapidement toutes les bactéries (en haut à droite). Un aimant recueille la poudre métallique après la désinfection (en bas à droite). La poudre est ensuite rechargée dans un autre bécher d’eau contaminée et le processus de désinfection est répété (en bas à gauche). Crédit photo : Tong Wu/Université de Stanford

Quels sont les avantages de cette solution ?

Ce désinfectant se distingue par sa rapidité et son caractère recyclable. Il s’agit également d’une technologie de traitement d’eau inoffensive, explique ses concepteurs. De plus, celle-ci peut absorber les rayons ultraviolets et la lumière visible à haute énergie du soleil. Elle ne nécessite donc aucune alimentation électrique supplémentaire pour s’activer. Son coût de production est faible, car les différents éléments qui la composent sont abondants. Outre cela, cette poudre peut être employée dans toutes les situations. Par exemple, les randonneurs pourraient en emporter une petite quantité afin d’avoir de l’eau potable saine tout au long de leur itinéraire. Les stations d’épuration pourraient aussi l’utiliser en se servant de la lumière du soleil le jour et des lampes UV la nuit. Plus d’informations : News.stanford.edu


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Source
news.stanford.edu

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