Détecter et capturer les agents de contraste dans les sources d’eau
Les agents de contraste sont utilisés dans les procédures d’imagerie médicale telles que les rayons X, l’imagerie par résonance magnétique et la tomographie assistée par ordinateur. Ils modifient temporairement la façon dont les outils de diagnostic interagissent avec le corps, améliorant ainsi les images produites et offrant des évaluations cliniques plus précises. Cependant, les agents de contraste sont classés parmi les contaminants pharmaceutiques les plus persistants(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Même s’ils pénètrent dans les écosystèmes aquatiques à des concentrations relativement faibles, ils entraînent l’accumulation de sous-produits toxiques qui sont nocifs pour la santé et l’environnement. Le projet REMEDI(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a réuni des partenaires universitaires et industriels pour relever le défi croissant de la pollution pharmaceutique dans nos systèmes d’eau.
Comprendre le comportement des agents de contraste
La forte utilisation des agents de contraste et leur stabilité chimique constituent des obstacles à leur élimination par les méthodes conventionnelles de traitement de l’eau. Pour trouver des techniques d’assainissement efficaces, l’équipe de REMEDI a d’abord cherché à étudier leur comportement en combinant des expériences en laboratoire et une modélisation numérique. L’objectif était d’évaluer leur mobilité et leur rétention dans différents milieux poreux et environnements aquatiques naturels, notamment des lacs, des sources et des puits d’eau souterraine. «Nos travaux ont révélé que les agents de contraste sont très persistants, leur mobilité étant influencée par les interactions avec la chimie de l’eau et les propriétés physiques des sédiments et des matériaux poreux», explique Alberto Guadagnini, coordinateur du projet. «Ces connaissances nous ont aidés à comprendre les mécanismes qui contrôlent le transport, la fixation et la récupération des agents de contraste dans les systèmes aquatiques», ajoute Alberto Guadagnini.
Une nouvelle classe de matériaux d’assainissement
L’étape suivante consistait à rechercher des matériaux permettant de lier efficacement les agents de contraste dans l’eau. REMEDI a d’abord testé des sous-produits contenant du fer (Fe) qui, bien que prometteurs au départ, n’ont pas donné les résultats escomptés. L’accent a ensuite été mis sur le développement et l’optimisation de matériaux adsorbants alternatifs tels que le charbon actif granulaire et les argiles modifiées. Ces matériaux, choisis pour leur stabilité, leur sélectivité et leur adaptabilité, se sont révélés très efficaces pour capturer les agents de contraste. Sur la base de cette découverte, le projet a mis au point une méthode de récupération basée sur la filtration et l’adsorption, par laquelle l’eau contaminée passe à travers des filtres contenant les matériaux réactifs, qui piègent les agents de contraste tout en permettant à l’eau propre de circuler. «En optimisant les conditions d’écoulement, la géométrie du filtre et les propriétés des matériaux, nous avons pu améliorer l’interaction entre les agents de contraste et l’adsorbant, ce qui a mené à une élimination plus efficace et à une récupération potentielle des agents de contraste en vue de leur réutilisation», explique Giovanni Porta, gestionnaire du projet. Les agents de contraste peuvent potentiellement être récupérés à partir du filtre sorbant, ce qui garantit l’approvisionnement en produits pharmaceutiques critiques, ou ils peuvent être réutilisés pour des applications industrielles. Cette utilisation circulaire contribuera à réduire les déchets et à limiter la consommation de ressources.
Poser les bases d’une application pratique
En fusionnant l’apprentissage automatique, les modèles basés sur la physique et les preuves expérimentales, REMEDI visait à préparer le terrain pour la transposition des résultats dans le monde réel. L’équipe du projet a mis en évidence les considérations clés qui guideront les applications sur le terrain: il s’agit notamment de la composition complexe de l’eau, des faibles niveaux de contaminants nécessitant des matériaux hautement sélectifs pour une capture et une récupération efficaces, et de la durabilité à long terme des matériaux. REMEDI a également mené une étude dans les centres médicaux afin d’évaluer la sensibilisation aux impacts environnementaux liés aux agents de contraste, qui a révélé une connaissance limitée de la part des professionnels de la santé. Cette observation présente une opportunité importante: la sensibilisation de la communauté médicale pourrait encourager l’utilisation de mesures proactives, parallèlement à la technologie, pour réduire les impacts des agents de contraste dans les écosystèmes aquatiques. Ces mesures pourraient inclure, par exemple, la collecte d’urine après l’examen pour évaluer les concentrations d’agents de contraste ainsi que des pratiques avancées de manipulation de ces substances. En fin de compte, les conclusions de REMEDI pourraient orienter les politiques vers des méthodes avancées de filtration et de récupération des contaminants, ainsi que vers de nouvelles utilisations des agents de contraste, afin de mettre en place des pratiques plus durables dans le domaine des soins de santé et de l’environnement.
