Les particules de microplastiques de moins de 5 mm de diamètre se trouvent dans toutes les voies navigables du monde et peuvent être nocives pour les humains et la vie aquatique. Dans le système en deux étapes créé par les chercheurs, la plupart des particules de plastique sont efficacement éliminées des échantillons d'eau à l'aide de tubes en acier et d'ondes sonores vibrantes. Le groupe rendra compte de ses conclusions lors de la réunion de printemps 2023 de l'American Chemical Society (ACS).
La plupart des cours d'eau, des cours d'eau à l'océan Arctique, ont des débris de plastique colorés flottant sous la surface. Moins de 5 mm de large et subtils, ces microplastiques ont le potentiel de nuire à la vie aquatique, aux plantes comme aux humains. C'est pourquoi les chercheurs développent des stratégies pour s'en débarrasser et les stopper à la source. Une grande partie des particules de plastique présentes dans de vrais échantillons d'eau peuvent désormais être éliminées, grâce à un système en deux étapes créé avec des tubes en acier et des ondes sonores vibrantes, selon les recherches d'une équipe.
Les chercheurs présenteront leurs découvertes lors de la réunion de printemps de l'American Chemical Society. (ACS). La réunion hybride ACS Spring 26, qui se tiendra du 30 au 2023 mars, présentera plus de 10.000 XNUMX présentations sur divers sujets de recherche.
Selon le chercheur principal du projet, le docteur Menake Piyasena, "cette idée est venue d'une discussion que j'ai eue avec un collègue qui a dit que nous avions besoin de nouvelles façons de collecter les microplastiques de l'eau". "Je me demandais si nous pouvions utiliser des forces acoustiques pour collecter les microplastiques dans l'eau, afin que nous puissions rendre le plastique plus facile à enlever car ils peuvent lier les particules ensemble."
La méthode la plus populaire utilisée pour éliminer ces composants de l'eau est la filtration. Par exemple, les filtres de sortie de machine à laver peuvent empêcher les fibres des vêtements de pénétrer dans les eaux usées. Les filtres doivent être nettoyés fréquemment car ils peuvent se boucher, ce qui rend ce processus coûteux à grande échelle.
Une autre alternative consiste à utiliser des forces acoustiques ou des ondes sonores pour condenser les particules de plastique dans l'eau en mouvement. Ces forces transmettent de l'énergie aux particules environnantes, faisant vibrer et déplacer certaines d'entre elles. Pensez à un haut-parleur qui secoue le sol et envoie des particules de saleté et de poussière voler dans toutes les directions. Pour séparer les particules biologiques des fluides, par exemple pour séparer les globules rouges du plasma, les scientifiques ont déjà utilisé ce phénomène.
Cette méthode a récemment été utilisée par certaines équipes pour séparer les microplastiques d'échantillons qu'elles ont produits en laboratoire en utilisant uniquement de l'eau distillée. Mais seules de modestes quantités d'eau ont été utilisées pour cette tâche.
L'un des chercheurs, Nelum Perera, affirme utiliser également des microplastiques, qui ne mesurent que quelques dizaines de microns de large, soit plus petits que la largeur d'un cheveu humain.
Présentant les résultats, Perera déclare : « J'ai lu que la plupart des microplastiques présents dans l'environnement sont plus gros que cela. Par conséquent, j'ai cherché à créer un outil qui pourrait être utilisé pour la plupart des tailles tout en étant évolutif pour atteindre des objectifs réels.
Perera a construit un système de preuve de concept utilisant des tubes en acier de 8 mm de large connectés à un tube d'entrée et à plusieurs tubes de sortie pour gérer des débits d'eau accrus. Il a ensuite fixé un transducteur sur le côté du tube métallique. Lorsque le transducteur était allumé, il envoyait des ondes ultrasonores dans le tube métallique, créant des pressions acoustiques, facilitant le piégeage des microplastiques lorsqu'ils se déplaçaient dans le système.
Piyasena affirme que le dispositif prototype est moins complexe que les techniques de filtration traditionnelles, car il ne se bouche pas aussi rapidement qu'un filtre.
Dans leurs premières expériences avec des microplastiques de polystyrène, de polyéthylène et de polyméthacrylate de méthyle, les chercheurs ont découvert que les particules plus petites (6 à 180 m de large) se comportaient différemment des plus grosses (180 à 300 m de large) en présence de pressions acoustiques. Des particules des deux tailles étaient empilées au milieu du canal et sortaient de la sortie centrale tandis que de l'eau propre jaillissait des sorties des deux côtés. Mais lorsque l'assouplissant ou le détergent à lessive était ajouté à l'eau, des particules plus grosses se condensaient sur les côtés et sortaient des sorties latérales, tandis que la sortie centrale libérait de l'eau propre.
Forts de ces découvertes, les chercheurs ont entrepris de travailler sur un système qui pourrait tirer profit de ces différents gestes. Deux tubes en acier ont été assemblés dos à dos : lors de la première étape, les petits microplastiques de moins de 180 mètres de large ont été retirés, tandis que lors de la deuxième étape, le flux d'eau contenant les plus gros microplastiques restants a été nettoyé. « Nous avons nettoyé plus de 70 % des petits plastiques et plus de 82 % des gros plastiques avec cette méthode », explique Perera.
Perera et Piyasena ont collecté de l'eau de la rivière Rio Grande et d'un étang sur le campus de New Mexico Tech pour démontrer la viabilité de la méthode en deux étapes dans des contextes pratiques.
Ils ont utilisé des filtres pour éliminer les gros contaminants de tous les échantillons, laissant de l'eau contenant des substances dissoutes qui peuvent avoir affecté la séparation. L'eau était alors recouverte de minuscules particules de plastique. Les particules de plastique ont été éliminées des échantillons d'eau ambiante à l'aide d'un dispositif acoustique, tout comme elles l'étaient de l'eau pure. Selon Perera, le prototype prend environ une heure et demie pour nettoyer un litre d'eau et coûte environ 7 cents de l'heure pour fonctionner.
La prochaine étape pour les chercheurs consiste à construire un système de tubes plus grands, ou de faisceaux de plusieurs tubes, et à tester le système sur des échantillons réels non mélangés tels que l'eau de mer et les eaux usées des machines à laver. Selon Piyasena, « Nous avons montré que les pressions acoustiques peuvent être utilisées pour densifier une grande variété de tailles de microplastiques. Ensuite, nous voulons utiliser de vrais échantillons qui contiennent déjà des microplastiques pour montrer que cela peut être fait à plus grande échelle.
source : scitechdaily.com
Günceleme: 29/03/2023 10:54