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Nanoextraction, separation and detection of micropollutants in one single and simple step

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Une solution à l’échelle nanométrique pour une analyse efficace de l’eau

Une technique permettant de détecter, d’extraire et de séparer les micropolluants en une seule étape simple pourrait améliorer considérablement la façon dont les analyses de l’eau sont effectuées.

Changement climatique et Environnement

Les micropolluants sont des composés synthétiques ou naturels qui se retrouvent dans les milieux aquatiques, généralement à de faibles concentrations. Ces composés peuvent inclure des déchets pharmaceutiques et chimiques, ainsi que des résidus de pesticides. La détection et l’élimination efficaces des micropolluants sont essentielles pour garantir l’accès des communautés à une eau potable sûre. Les scientifiques peuvent également utiliser les techniques d’extraction des micropolluants pour évaluer l’état environnemental des rivières et des mers, et pour s’assurer que des articles tels que les équipements médicaux sont en parfait état. «L’extraction de micropolluants à partir d’échantillons d’eau implique généralement l’utilisation de solvants toxiques», note Detlef Lohse, coordinateur du projet NanoEX, du département des sciences et de la technologie de l’Université de Twente, aux Pays-Bas. «La préparation des échantillons est non seulement néfaste pour l’environnement, mais le processus peut également prendre beaucoup de temps.» Cela est dû en partie au fait que de multiples étapes de préparation des échantillons sont nécessaires. Outre qu’elles nécessitent beaucoup de main-d’œuvre, les techniques d’extraction traditionnelles peuvent entraîner des erreurs et des fautes, ainsi que des difficultés à reproduire les résultats.

Nouveau type de nano-extraction

Le projet NanoEX, financé par le Conseil européen de la recherche, a cherché à relever ces défis d’échantillonnage en développant un moyen de simplifier et de rationaliser l’ensemble du processus. Au cœur du projet se trouvait le concept de nano-extraction. S’appuyant sur les résultats d’un précédent projet financé par le CER, intitulé DDD (Diffusive Droplet Dynamics), Detlef Lohse et ses collègues ont réussi à immobiliser et à «fixer» des nanogouttelettes – des gouttelettes d’huile dans l’eau mesurables à l’échelle nanométrique – sur une surface solide. L’équipe était convaincue que sa technique nanométrique faciliterait et simplifierait l’identification et l’extraction des micropolluants. «Le processus fonctionne de la manière suivante», explique Detlef Lohse. «Nous formons d’abord ces nanogoutelettes sur un substrat, à l’intérieur d’une chambre étroite. La solution d’échantillon, susceptible de contenir des micropolluants, est ensuite injectée dans la chambre. Les contaminants – insolubles dans l’eau – sont solubles dans les gouttelettes d’huile et sont donc “extraits” dans les gouttelettes.» Il est important de noter que ces petites gouttelettes nanométriques sont «fixées» au substrat. Cela signifie qu’elles restent sur le substrat, même lorsque la solution d’échantillon s’écoule à travers la chambre. «Après cela, nous pouvons ensuite détecter si les gouttelettes contiennent des composés extraits, en appliquant aux nanogouttelettes à la surface des techniques sensibles aux micropolluants», explique Detlef Lohse. «Nous pouvons aussi collecter les petites gouttelettes de la chambre, et les analyser en utilisant des instruments analytiques communs dans un laboratoire.»

Une analyse précise des micropolluants

Detlef Lohse et son équipe pensent que la technique mise au point dans le cadre du projet NanoEX simplifiera considérablement le processus de préparation des échantillons pour les analyses chimiques sensibles et améliorera également la précision des résultats. Cette technique peut déjà être utilisée pour garantir la qualité de l’eau et effectuer des analyses environnementales, ainsi qu’à des fins de médecine légale et de diagnostic médical. Les instituts de recherche, les chimistes analytiques et les autorités de santé publique en bénéficieront tous. «Les prochaines étapes consisteront à simplifier la manière dont nous recueillons ces petites gouttelettes sur le substrat», explique Detlef Lohse. «Pour l’instant, nous devons les regrouper avec précaution, afin de former une gouttelette plus grande pour l’analyse. Il y a un risque que certaines gouttelettes soient laissées de côté.» Detlef Lohse et son équipe sont néanmoins convaincus qu’ils sont sur la bonne voie. «De nombreux composés peuvent être extraits par la technique NanoEX», ajoute-t-il. «Un autre avantage est que la technique peut être appliquée en tandem avec presque tous les instruments d’analyse que l’on trouve dans un laboratoire de recherche.»

Mots‑clés

NanoEX, micropolluants, eau, aquatique, médical, nanogoutelettes, contaminants

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