Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université d’Australie du Sud a mis au point une nouvelle technique d’assainissement des sols qui est nettement plus rapide, plus simple, plus sûre et plus rentable que les méthodes actuellement disponibles.
UN rapport récent par l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture identifie la pollution des sols comme une menace majeure pour la production mondiale d’aliments sûrs et suffisants, et note que l’élimination des polluants du sol est actuellement « une entreprise techniquement complexe et coûteuse, [with costs] allant de dizaines de milliers à des centaines de millions de dollars par an. »
Une équipe dirigée par UniSA, comprenant le professeur agrégé Haolan Xu et le Dr Gary Owens, a développé une nouvelle technique d’assainissement qui utilise une surface d’évaporation solaire super efficace pour puiser l’eau du sol à travers un filtre en forme d’éponge qui piège les contaminants, imitant le processus de transpiration qui se produit dans les plantes naturelles, mais à un rythme très accéléré.
« Les plantes extraient naturellement les composants minéraux du sol lorsqu’elles déplacent l’eau de leurs racines vers leurs tiges, leurs feuilles et leurs fleurs, où ces composants minéraux sont piégés », explique le Dr Owens.
« Cela signifie que les plantes peuvent être utilisées pour extraire les contaminants du sol, mais le processus est très, très lent, prenant souvent plusieurs saisons de croissance, en particulier dans des situations fortement contaminées, où la toxicité du sol signifie que les plantes ont du mal à pousser et meurent souvent.
« Nous avons créé un système qui imite ce processus – une forme de plante biomimétique – mais qui le fait à un rythme beaucoup plus rapide et sans aucun des problèmes causés par la toxicité. »
Dans le monde, plus de 10 millions de sites sont considérés comme des sols pollués, dont plus de la moitié sont contaminés par des métaux lourds comme le cadmium et le plomb, ou des métalloïdes comme l’arsenic.
Le nouveau système peut éliminer ces contaminants en aussi peu que deux semaines en utilisant une surface d’évaporation solaire super efficace pour aspirer rapidement l’eau et les contaminants du sol dans le corps végétal biomimétique.
« L’évaporateur solaire utilisé dans ce système est une variante de la technologie que nous développons à de nombreuses fins, notamment le dessalement et la purification des eaux usées », a déclaré Assoc. dit le professeur Xu.
« Nous atteignons des taux d’évaporation parmi les meilleurs au monde avec cette technologie dans de nombreux autres domaines et, à notre connaissance, c’est la première fois que cette approche est appliquée à l’assainissement des sols.
« Il s’agit d’une adaptation très excitante des techniques d’évaporation solaire, avec un énorme potentiel pour résoudre un problème mondial croissant. »
L’évaporateur et le composant de capture des contaminants sont fabriqués à partir de matériaux bon marché et abondamment disponibles avec des durées de vie extrêmement longues, et le système nécessite très peu d’entretien, avec des coûts d’installation et de fonctionnement minimes.
« L’installation de ce système est à peu près aussi simple que d’enfoncer des piquets dans le sol », a déclaré Assoc. Selon le professeur Xu, « et contrairement à certaines techniques de lavage du sol existantes, cela ne perturbe ni ne détruit la composition du sol.
« En outre, l’eau qui est ajoutée au sol pourrait être capturée à partir de l’évaporateur et recyclée, ce qui signifie que cela pourrait fonctionner comme un système fermé, avec presque aucun coût de fonctionnement. »
Ajoutant encore plus de valeur à la technique, le Dr Owens affirme qu’il s’agit d’un processus relativement simple pour éliminer les contaminants capturés du corps de la plante biomimétique.
« Cela signifie que ces matériaux peuvent être récoltés pour être réutilisés, et le matériau d’adsorption, qui a un point de saturation très élevé, peut être réutilisé encore et encore », dit-il.
La technique d’assainissement a actuellement été testée avec succès sur une gamme de métaux lourds, notamment le plomb, le chrome, le cadmium et le zinc, et l’équipe de recherche pense qu’elle s’avérera également une approche viable pour éliminer d’autres contaminants majeurs du sol.
« En ajustant les propriétés du matériau d’adsorption, nous pourrions l’utiliser pour éliminer les antibiotiques ou les PFAS du sol et pour réduire la salinité du sol », Assoc. dit le professeur Xu.
« Comme il est si simple et adaptable, cela pourrait vraiment changer complètement la donne – un changement de paradigme – pour l’assainissement des sols », déclare le Dr Owens.
« Et cela pourrait avoir un impact massif sur des millions de personnes dans le monde. »
L’étude est publiée dans le Revue de génie chimique.
Plus d’information:
Pan Wu et al, Un évaporateur solaire interfacial biomimétique pour l’assainissement des sols en métaux lourds, Revue de génie chimique (2022). DOI : 10.1016/j.cej.2022.134793