Une étude révèle une nouvelle voie catalytique pour un contrôle efficace de la pollution de l’eau

Des chercheurs ont fait une découverte dans le domaine de la lutte contre la pollution de l’eau. Ils ont développé une nouvelle technique utilisant des catalyseurs à atome unique (SAC) dans un système catalytique de type Fenton qui améliore considérablement l’efficacité de la décomposition des polluants dans l’eau. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature CommunicationsLes chercheurs viennent de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) et de l’Institut d’études avancées de Suzhou.

Les catalyseurs à atome unique sont de minuscules outils puissants utilisés dans les réactions chimiques, qui peuvent contribuer à purifier l’eau en décomposant les polluants nocifs. Cependant, leur efficacité a été limitée par le mouvement lent des réactifs vers la surface du catalyseur et la grande quantité d’oxydants nécessaires. Des recherches antérieures ont attribué les améliorations d’efficacité des SAC nanoconfinés à l’enrichissement de la surface en polluants et en oxydants. Cependant, les mécanismes exacts n’étaient pas entièrement compris.

L’équipe de recherche a découvert qu’en confinant ces catalyseurs dans de minuscules pores de la taille d’un nanomètre dans des particules de silice, ils pouvaient accélérer considérablement la réaction et utiliser les oxydants plus efficacement. Leurs expériences ont montré qu’en plus de l’enrichissement local des réactifs, la voie catalytique elle-même changeait. Au lieu de s’appuyer sur l’oxygène singulet (une forme réactive de l’oxygène), la réaction passait à un processus de transfert direct d’électrons, beaucoup plus efficace pour décomposer les polluants.

Cette nouvelle méthode a permis d’augmenter de 34,7 fois le taux de dégradation des polluants par rapport aux méthodes traditionnelles. L’efficacité de l’utilisation des oxydants s’est également considérablement améliorée, passant de 61,8 % à 96,6 %. Le système s’est avéré très efficace pour dégrader divers composés phénoliques riches en électrons, démontrant sa robustesse dans différentes conditions environnementales et maintenant des performances élevées lors de tests en eau de lac réels.

Cette recherche permet de mieux comprendre le fonctionnement des catalyseurs nanoconfinés et ouvre de nouvelles possibilités pour le développement de technologies de purification de l’eau efficaces et à faible émission de carbone. Elle offre une orientation prometteuse pour de nouvelles innovations dans les processus d’oxydation avancés et d’autres applications en sciences de l’environnement.