Les nanoparticules pour le traitement des eaux

Nathalie Ross, Ph.D.
Collaboration spéciale

Elles entrent dans la fabrication de centaines de produits. Elles ont des applications dans des domaines aussi variés que l’électronique, les textiles, les instruments médicaux, les cométiques, les emballages d’aliments et les technologies de traitement de l’eau. Elles sont si petites qu’elles peuvent pénétrer l’intérieur des cellules et même interagir avec les gènes humains : les nanoparticules!

Petites comment au fait?
Un nanomètre (nm), ça équivaut à un milliardième de mètre. En comparaison, c’est 100 fois plus petit qu’un virus et 1000 fois plus petit qu’une bactérie (Figure 1). Plus concrètement, l’épaisseur d’une feuille de papier est environ 100 000 nm et un cheveu, 80 000 nm.

Pourquoi préfère-t-on les nanostructures à celles de taille plus grande dans le développement de centaines de produits de consommation et les applications environnementales? C’est qu’elles ont démontré des propriétés exceptionnelles : une haute conductivité, une force mécanique et magnétique, une résistance au mouillage, des capacités isolantes, une capacité de pénétrer à l’intérieur des cellules et d’interagir avec les biomolécules, les gènes humains et les protéines.

Le dioxyde de titane : prometteur dans le traitement des eaux usées et souterraines
Vous connaissez peut-être les applications du dioxyde de titane (Ti02) comme agent blanchissant dans les crèmes solaires et les matériaux de construction. En génie de l’environnement, le Ti02 est utilisé pour la photodégradation des contaminants organiques présents dans les eaux usées, les eaux souterraines et l’air.

Le Ti02 est également efficace pour le contrôle des odeurs et la destruction des bactéries et des virus. Pour photodégrader les contaminants, les nanoparticules doivent être d’abord photoactivées par des rayons UV, qui, ainsi chargées, catalysent les contaminants en solution autour des particules. La figure 2 montre un réacteur de laboratoire avec en son centre une source de lumière UV.

Malgré les résultats positifs des études laboratoires sur la dégradation des contaminants avec le Ti02 nanoparticulaire, les applications commerciales tardent à se développer en raison de la tendance de ces nanoparticules à s’agglomérer. Cette agglomération diminue grandement la surface de réaction pour la photodégradation des contaminants.

Également, dans le cas de réacteurs de type suspension (slurry reactors), des étapes additionnelles de filtration et/ou centrifugation sont nécessaires pour la récupération des nanoparticules de l’eau décontaminée. Néanmoins, les activités de recherches et développement se poursuivent pour rendre viable cette technologie efficace de traitement des eaux.

Une recherche en effervescence
Le Canada et le Québec participent à cette effervescence de recherches et de développement en nanotechnologies. Depuis 2001, l’Institut national de nanotechnologie (INNT), en collaboration avec le Conseil national de recherches et l’Université de l’Alberta, oriente ses recherches sur les nanosystèmes avec une équipe de chercheurs en physique, chimie, génie, biologie, informatique, pharmaceutique et médecine.

À l’échelle provinciale, NanoQuébec a pour mission de renforcer l’innovation en nanotechnologie en vue d’accroître le développement économique durable du Québec. NanoQuébec a de nombreux programmes de soutient à la recherche, entre autres dans les domaines de l’aérospatiale, les sciences de la vie et l’électronique et photonique. Un dossier à suivre également dans cette effervescence d’applications des nanotechnologies : les impacts et le risque des nanoparticules sur la santé humaine et l’environnement…

Références
Ju-Nam Y, Lead JR. 2008. Manufactured nanoparticles: An overview of their chemistry, interactions and potential environmental implications, Science of the Total Environment, 400:396-414.
Kwon S, Fan M, Cooper AT, Yang H. 2008. Photocatalytic applications of micro- and nano-Ti02 in environmental engineering, Critial Reviews in Environmental Science and Technology, 38:197-226.
Conseil national de recherches du Canada, www.nrc-cnrc.gc.ca/nint-innt/index.html
NanoQuébec, www.nanoquebec.ca

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