Nanofiltration : éliminer efficacement le glyphosate de l'eau
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Les membranes avec des pores de taille nanométrique peuvent filtrer l'herbicide glyphosate et son produit de dégradation AMPA de l'eau. La réussite de cette opération dépend non seulement de la taille et de la charge des molécules, mais aussi de leur hydratation : plus l'enveloppe d'eau est épaisse, plus elles ont du mal à traverser la membrane. C'est ce qu'ont constaté des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Leurs découvertes contribuent à améliorer encore la nanofiltration afin de fournir de l'eau potable aux populations du monde entier. Résultats publiés dans Nature Communications. (DOI : 10.1038/s41467-026-71492-y)
L'eau est fondamentale pour toute vie - les impuretés nuisent à l'homme et à l'environnement. Les herbicides utilisés dans l'agriculture pour lutter contre les mauvaises herbes représentent un défi particulier. L'herbicide le plus utilisé au monde est le glyphosate. Son utilisation est diversement appréciée par les spécialistes, car des études ont mis en évidence des risques potentiels tels qu'un effet cancérigène chez l'homme, des lésions nerveuses et des effets sur la biodiversité. Après son utilisation dans les jardins ou dans l'agriculture, le glyphosate peut se retrouver dans le cycle de l'eau. Pour protéger les ressources en eau, des technologies de traitement efficaces sont nécessaires.
Les membranes laissent passer l'eau et retiennent les polluants
Des chercheurs de l'Institute for Advanced Membrane Technology (IAMT) du KIT travaillent sur des matériaux membranaires innovants qui laissent passer l'eau et retiennent les polluants. Dans une nouvelle étude, ils se sont penchés, en collaboration avec des chercheurs de l'université de la Ruhr à Bochum, de l'université de Bohème du Sud à Budweis en République tchèque et de l'université de Lodz en Pologne, sur la manière dont le glyphosate et l'acide aminométhylphosphonique (AMPA) peuvent être éliminés par des membranes de nanofiltration. L'AMPA se forme principalement dans le sol en tant que produit de dégradation du glyphosate. Il présente des propriétés chimiques similaires, mais se conserve plus longtemps.
La nanofiltration est un procédé sous pression dans lequel les pores des membranes ne mesurent que quelques nanomètres. "Nos recherches montrent que l'élimination de polluants comme le glyphosate ne dépend pas seulement de la taille des molécules et de leur charge, mais aussi fortement de l'environnement aquatique", explique le professeur Andrea Iris Schäfer de l'IAMT du KIT et auteur correspondant de l'étude. "Cette découverte nous aide à améliorer encore la nanofiltration - et donc à fournir aux gens une eau propre et sûre dans le monde entier".
Les membranes de nanofiltration retiennent les polluants de différentes manières : premièrement, elles fonctionnent comme un tamis. Les molécules plus grosses que les pores ne peuvent pas passer à travers. Deuxièmement, de nombreuses membranes portent des charges électriques et repoussent les ions ayant la même charge. Troisièmement, les molécules dans l'eau sont souvent entourées d'une enveloppe de molécules d'eau accolées. Cette hydratation influence la taille des molécules dans l'eau et leur difficulté à traverser la membrane.
Des valeurs de pH plus élevées vont de pair avec une plus forte hydratation des molécules.
"Nous avons pu montrer que le pH de la solution aqueuse ainsi que la pression lors de la nanofiltration ont une influence décisive sur l'élimination du glyphosate et de l'AMPA", explique Phuong Bich Trinh, doctorante à l'IAMT. Selon le pH, c'est-à-dire selon le degré d'acidité ou de basicité de la solution, les molécules peuvent être chargées différemment. Lorsque le pH est élevé, l'exclusion de charge gagne en importance. En outre, l'hydratation des molécules s'en trouve renforcée, ce qui facilite l'élimination du glyphosate et de l'AMPA de l'eau. Une pression plus élevée peut toutefois entraîner une destruction partielle de la couche d'hydratation, ce qui rend l'élimination plus difficile.
Or, il est difficile de mesurer l'enveloppe d'hydratation des substances organiques. Pour leurs recherches, les scientifiques de l'Université de la Ruhr à Bochum ont utilisé la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), dans laquelle la lumière infrarouge interagit avec les vibrations moléculaires. Des chercheurs de l'Université de Bohème du Sud à Budweis et de l'Université de Lodz ont complété les expériences par des simulations de dynamique moléculaire assistées par ordinateur. L'étude contribue de manière significative à la compréhension des détails moléculaires dans le processus de filtration et aide à concevoir des technologies de nanofiltration encore plus efficaces à l'avenir, ainsi que plus économiques en termes d'énergie et de coûts.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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