Une étude publié dans le Journal de génie chimique décrit une stratégie visant à produire un matériau à base d’oxyde de zinc (ZnO) capable de dégrader la sertraline, un antidépresseur détecté, comme d’autres médicaments, dans les eaux souterraines du monde entier et considéré comme un polluant émergent. Ce type de substance possède certaines propriétés physico-chimiques qui empêchent son élimination par les méthodes conventionnelles de traitement des eaux usées.
La recherche a été menée au Brésil par des scientifiques du Centre pour le développement de matériaux fonctionnels (CDMF), de la Société brésilienne de recherche agricole (EMBRAPA), de l’Université fédérale d’Alfenas (FINUL) et de l’Université fédérale de Paraíba (UFPB).
La stratégie décrite dans l’article impliquait la conception expérimentale et la synthèse solvothermique assistée par micro-ondes (MASS) pour produire des photocatalyseurs hiérarchiques de ZnO 3D capables de dégrader la sertraline avec un niveau d’efficacité élevé en seulement dix minutes.
Les chercheurs ont déployé l’analyse en composantes principales (ACP), jusqu’ici peu utilisée en synthèse de matériaux, pour corréler les propriétés physicochimiques et photocatalytiques des matériaux avec les conditions de synthèse étudiées. Les résultats ont montré que les outils chimiométriques donnent d’excellents résultats dans l’étude de systèmes synthétiques générant de grandes quantités de données expérimentales.
Les échantillons présentant le plus grand potentiel de réhabilitation environnementale ont été identifiés. L’activité photocatalytique du ZnO 3D a dégradé efficacement un colorant organique et le polluant émergent sertraline dans l’eau naturelle. Les résultats ont confirmé que le ZnO 3D absorbait l’énergie lumineuse (ultraviolets A et C) pour favoriser une photo-oxydation efficace de l’eau, produisant des espèces oxydantes qui dégradent les contaminants organiques.
Les performances de dégradation sont restées élevées jusqu’à cinq cycles d’application, conservant la structure cristalline, la morphologie et d’autres propriétés, tandis que les tests de phytotoxicité ont montré que les sous-produits formés lors du processus de dégradation de la sertraline n’étaient pas toxiques pour les organismes testés, confirmant la sécurité du photocatalyseur pour les eaux usées. traitement.
Les résultats de l’étude étaient compétitifs par rapport à d’autres matériaux rapportés dans la littérature, montrant que les matériaux obtenus dans des conditions de synthèse avantageuses offrent une véritable voie vers le développement de nouvelles technologies pour l’assainissement environnemental des polluants émergents dans l’eau naturelle.
Selon Ailton Moreira, chercheur au CDMF et auteur correspondant de l’article, l’élimination inappropriée des produits pharmaceutiques provoque une contamination généralisée, a-t-il ajouté, soulignant l’actualité du sujet à la lumière des risques pour la santé humaine et l’environnement.
Le choix de la sertraline était important, a-t-il expliqué, car le nombre d’études impliquant l’application de la photocatalyse hétérogène pour la dégradation de la sertraline est très limité, et l’examen de la littérature par les chercheurs n’en a trouvé aucune sur l’utilisation du ZnO à cette fin.
Les prochaines étapes consistent à analyser les performances du photocatalyseur dans de véritables systèmes de traitement des eaux usées pour voir s’il décompose la sertraline et d’autres polluants émergents individuellement ou dans des mélanges plus complexes tels que les eaux usées hospitalières ou domestiques traitées par les stations d’épuration. Ces chercheurs et d’autres prévoient de se concentrer sur une station d’épuration de l’État de Gavião Peixoto, à São Paulo.
Plus d’information:
Thalles EM Silva et al, Structure hiérarchique de ZnO 3D conçue expérimentalement pour atteindre de hautes performances dans la photocatalyse sertraline dans les eaux naturelles, Journal de génie chimique (2023). DOI : 10.1016/j.cej.2023.146235