Une nouvelle découverte scientifique pourrait aider à mieux comprendre comment lutter contre la pollution par les gaz à effet de serre. La clé se trouve dans un composé appelé radical hydroxyle (OH) qui agit comme un « détergent » de l’air, nettoyant les gaz nocifs.
Les activités humaines émettent de nombreux types de polluants dans l’air, et sans les radicaux hydroxyle (OH), composés d’un atome d’hydrogène et d’un atome d’oxygène, ils continueraient à s’accumuler dans l’atmosphère en plus grande quantité qu’ils ne le font actuellement.
Ce composé agit en purifiant l’air, en « cassant » d’autres gaz. En particulier, OH est le principal contrôle de la concentration de méthane, un puissant gaz à effet de serre qui vient juste après le dioxyde de carbone dans sa contribution au réchauffement climatique.
On pensait depuis longtemps que la manière dont OH est créé dans l’atmosphère était connue, mais de nouvelles recherches menées par une équipe de scientifiques comprenant Sergey Nizkorodov, professeur de chimie à l’Université de Californie à Irvine, ont découvert que un fort champ électrique qui existe entre les gouttelettes d’eau et l’air ambiant peut créer de l’OH par un mécanisme jusqu’alors inconnu. Les résultats ont été publiés dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.
Cette découverte permet de mieux comprendre comment l’air se purifie des substances polluantes, telles que celles émises par l’homme et les gaz à effet de serre, avec lesquelles l’OH peut réagir et s’éliminer.. « OH est nécessaire pour oxyder les hydrocarbures, sinon ils s’accumuleraient indéfiniment dans l’atmosphère », Nizkorodov a rappelé.
« L’OH est un acteur clé de l’histoire de la chimie atmosphérique. Il initie les réactions qui décomposent les polluants atmosphériques et aide à éliminer les produits chimiques nocifs, tels que le dioxyde de soufre et l’oxyde nitrique, qui sont des gaz toxiques, de l’atmosphère », a déclaré Christian George, un chimiste atmosphérique à l’Université de Lyon en France et auteur principal de la nouvelle étude.
« Par conséquent, avoir une compréhension complète de ses sources et de ses puits est essentiel pour comprendre et atténuer la pollution de l’air », a-t-il ajouté.
Produit directement dans les gouttelettes d’eau
Auparavant, les chercheurs supposaient que la lumière du soleil était le principal moteur de la formation d’OH.« La sagesse conventionnelle était que vous obteniez OH par photochimie ou chimie redox. Vous devez avoir la lumière du soleil ou des métaux agissant comme catalyseurs », a déclaré Nizkorodov. « Mais ce que cette étude dit essentiellement, c’est que vous n’avez besoin de rien de tout cela. Dans l’eau pure, OH peut être créé spontanément. par les conditions particulières à la surface des gouttes ».
L’équipe s’est appuyée sur les recherches des scientifiques de l’Université de Stanford dirigées par Richard Zare, qui a révélé la formation spontanée de peroxyde d’hydrogène à la surface des gouttelettes d’eau. Les nouvelles découvertes aident à interpréter les résultats inattendus du groupe Zare.
L’équipe a mesuré les concentrations d’OH dans différents flacons, certains contenant une surface d’air et d’eau et d’autres ne contenant que de l’eau sans air, et a mesuré la production d’OH dans l’obscurité en incluant une molécule « sonde » dans les flacons qui devient fluorescente lorsqu’elle réagit avec l’OH.
Ce qu’ils ont vu, c’est que les taux de production d’OH dans l’obscurité dépassent même les taux de conducteurs tels que l’exposition au soleil. « La nuit, quand il n’y a pas de photochimie, OH est toujours produit et cela se produit à un rythme plus élevé qu’il ne le ferait autrement », a ajouté Nizkorodov.
Selon lui, cette découverte modifie les connaissances que l’on avait sur les sources d’OH, et cela à son tour cela changera la façon dont d’autres chercheurs construisent des modèles informatiques pour prévoir comment se produit la pollution de l’air.
« Cela pourrait modifier de manière assez significative les schémas de pollution de l’air », a déclaré Nizkorodov. « OH est un oxydant important à l’intérieur des gouttelettes d’eau Et l’hypothèse principale dans les modèles est que l’OH vient de l’air, il n’est pas produit directement dans la gouttelette. »
Pour déterminer si ce nouveau mécanisme de production d’OH joue un rôle pertinent, Nizkorodov estime que la prochaine étape doit être de mener des expériences soigneusement conçues dans l’atmosphère réelle dans différentes parties du monde.
Mais d’abord, l’équipe espère que les résultats seront acceptés par les scientifiques de l’atmosphère. « Beaucoup de gens liront ceci, mais au début, ils n’y croiront pas et essaieront de le reproduire ou de faire des expériences pour prouver qu’il est faux », a déclaré Nizkorodov.
Etude de référence : https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220228120
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