Matériaux Epurer l'eau avec des algues bleues

Les algues bleues sont parmi les plus anciennes créatures vivantes de la planète. Des chercheurs de l'Empa ont équipé ces organismes unicellulaires frugaux de revêtements semi-conducteurs et créé des mini-centrales énergétiques pour le traitement de l'eau.

Elles existaient déjà dans la «soupe primordiale» de notre planète il y a plus de 2 milliards d'années et contribuent depuis à enrichir l'atmosphère en oxygène. De nos jours, les algues bleues vivent pratiquement partout – dans les eaux, sur l'écorce des arbres ou sur les pics montagneux.

Ces cyanobactéries ont perfectionné l'utilisation efficace de la lumière du soleil pour la photosynthèse à tel point qu'elles peuvent survivre même dans des grottes, a indiqué jeudi le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) dans un communiqué.

L'équipe de Laetita Philippe, du laboratoire «Mécanique des matériaux et nanostructures» de l'Empa à Thoune (BE), a utilisé la technologie de «biotemplation» pour enrober des algues bleu-vert du genre Spirulina de manière à ce qu'elles puissent être utilisées pour produire des biocarburants et avoir un effet photocatalytique.

Traitement de l'eau

La spiruline, dont la forme spiralée rappelle celle d'un minuscule thermoplongeur, s'y prêtait particulièrement bien, car sa structure contribue à l'utilisation efficace de la lumière du soleil.

Les chercheurs ont d'abord recouvert d'une fine gaine de nickel les cordons d'environ quatre micromètres d'épaisseur de ces organismes unicellulaires. Comme la peau d'un oignon, de délicates couches de nanoparticules d'oxyde de zinc et de sulfure de zinc ont suivi.

«Grâce à l'activité photocatalytique des algues enrobées, il devrait être possible d'utiliser un procédé durable, simple et peu coûteux pour le traitement de l'eau», explique Laetitia Philippe, citée dans le communiqué.

Depuis 2015, la disponibilité et la gestion durable de l'eau pour tous font partie du programme mondial de durabilité des Nations unies. Dans cette optique, la scientifique et son équipe ont cherché une technologie capable de produire de l'eau propre à l'échelle mondiale et sur la base de plantes existantes.

L'objectif principal était de filtrer les microplastiques et les polluants organiques persistants que les systèmes de traitement conventionnels n'éliminent pas. Les chercheurs ont donc développé un procédé basé sur la photocatalyse utilisant l'oxyde de zinc et le sulfure de zinc, une réaction chimique qui oxyde et neutralise les polluants lorsqu'ils sont exposés à la lumière.

En biomasse

Un autre avantage des algues bleues est qu'avec de l'eau, de la lumière et des engrais, elles se développent en grande quantité et à un rythme rapide. De plus, elles consomment le dioxyde de carbone de l'environnement et émettent de l'oxygène précieux comme «gaz résiduel».

Enfin, une fois le processus terminé, les composés de zinc et de nickel peuvent être récupérés et réutilisés, et les résidus de spiruline servir de biomasse ou être pressés et brûlés sous forme de pellets pour la production d'énergie. Ces travaux sont publiés dans la revue Advanced Science.