Les chercheurs ont développé un nouveau matériau qui, en exploitant la puissance de la lumière du soleil, peut dégager l’eau des polluants dangereux. Créé par une combinaison de gels de chimie et d’électrofilage – une technique où la force électrique est appliquée au liquide pour fabriquer de petites fibres – l’équipe a construit des bandes minces en fibre de dioxyde de titane (TiO₂), un composé souvent utilisé dans les cellules solaires, les capteurs à gaz et diverses technologies d’auto-rouge.
En dépit d’être une excellente source d’énergie alternative, les systèmes de carburant solaire qui utilisent des nanoparticules de tio₂ sont souvent limités de puissance car ils ne peuvent subir une photocatalyse ou créer des réactions chimiques, en absorbant la lumière UV non visible. Cela peut entraîner des défis importants à la mise en œuvre, y compris une faible efficacité et la nécessité de systèmes de filtration complexes.
Pourtant, lorsque les chercheurs ont ajouté du cuivre au matériau pour améliorer ce processus, leurs nouvelles structures, appelées nanomats, ont pu absorber suffisamment d’énergie lumineuse pour décomposer des polluants nocifs dans l’air et l’eau, a déclaré Pelagia-Iren Gouma, auteur principal de l’étude et professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’Ohio State University.
« Il n’y a pas eu de moyen facile de créer quelque chose comme une couverture que vous pouvez vous allonger sur l’eau et commencer à créer de l’énergie », a-t-elle déclaré. « Mais nous sommes les seuls à avoir fabriqué ces structures et les seules à démontrer qu’ils travaillent réellement. »
L’étude était récemment publié dans le journal Science avancée.
Lorsque le dioxyde de titane absorbe la lumière, des électrons se forment qui oxydent l’eau et attaquent les polluants, les détruisant lentement jusqu’à ce qu’ils deviennent bénins. Lorsque le cuivre est ajouté, ce processus est suralimenté, ce qui le rend encore plus efficace.
Pour déterminer cela, les chercheurs ont travaillé à caractériser les propriétés mises à jour du nanomat pour comprendre comment elle se comportait et ce qui l’a rendue différente des autres nanoparticules d’autonomie, a déclaré Gouma. Étonnamment, les chercheurs ont constaté que par rapport aux cellules solaires traditionnelles, ces nanomats peuvent être plus efficaces à la production d’électricité lorsqu’ils sont placés sous la lumière naturelle du soleil, a-t-elle déclaré.
« Ces nanomats peuvent être utilisés comme générateur d’énergie ou comme outils de correction de l’eau », a-t-elle déclaré. « Dans les deux sens, vous avez un catalyseur avec l’efficacité la plus élevée signalée à ce jour. »
Ces tapis de fibres légers et faciles à remédier peuvent flotter et fonctionner au sommet de n’importe quel plan d’eau et sont même réutilisables à travers plusieurs cycles de nettoyage. Parce que les nanomats sont si efficaces, les chercheurs envisagent qu’ils pourraient être utilisés pour débarrasser l’eau des polluants industriels dans les pays en développement, transformant les rivières et les lacs contaminés par ailleurs en sources d’eau potable.
De plus, comme cette technologie ne génère pas de sous-produits toxiques comme certains systèmes de cellules solaires, les nanomats sont extrêmement respectueux de l’environnement. « C’est un matériau sûr, cela ne fera rien de mal, et c’est aussi propre que possible », a déclaré Gouma.
Pourtant, bien que la technologie de cette équipe soit incroyablement efficace, combien de temps il faudra pour se développer commercialement dépend de la rapidité avec laquelle les industries prennent note du produit. « Nous avons les outils pour les fabriquer en grande quantité et les traduire dans diverses industries », a déclaré Gouma. « La seule limitation est qu’elle a besoin que quelqu’un profite de ces ressources abondantes. »
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude suggèrent que les nanomats pourraient être un outil prometteur dans de nombreuses applications photocatalytiques futures, y compris des efforts de durabilité à long terme tels que l’assainissement environnemental ainsi que la production d’hydrogène solaire.
En attendant, l’équipe prévoit d’examiner les moyens d’optimiser davantage le matériau.
« Ce matériel est complètement nouveau en termes de nouvelle forme de nanotechnologie », a déclaré Gouma. « C’est vraiment impressionnant et quelque chose qui nous passionne très. »
Plus d’informations:
Fateh Mikaeili et al, nanocatalystes photochimiques à lumière visible autoproclamée, 3D, Science avancée (2025). Doi: 10.1002 / advs.202502981. Advanced.onlineBrary.wiley.c… .1002 / advs.202502981