Les ondes acoustiques peuvent être utilisées pour séparer les microplastiques de l’eau contaminée et pourraient constituer une nouvelle façon de lutter contre ce polluant omniprésent. Les chercheurs de l’Institut des mines et de la technologie du Nouveau-Mexique aux États-Unis qui ont mené la recherche en ont discuté lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS) le 28 mars.

La plupart des plastiques dans l’océan se décomposent en petites particules microplastiques de moins de 5 mm de diamètre qui peuvent nuire à la vie aquatique. La filtration est la méthode la plus courante pour extraire les microplastiques de l’eau, mais l’équipe de New Mexico Tech a plutôt décidé de proposer une méthode de concentration des particules de plastique dans l’eau courante avec des ondes sonores.

Une approche similaire a été utilisée pour séparer les globules rouges du plasma dans le passé, par exemple. Certains chercheurs l’ont même utilisé pour extraire des microplastiques d’échantillons d’eau pure préparés en laboratoire. Ce travail, cependant, impliquait de minuscules volumes d’eau et de microplastiques qui ne faisaient que quelques dizaines de micromètres de large.

L’équipe de New Mexico Tech a construit son dispositif de preuve de concept en utilisant des tubes en acier de 8 mm de large connectés à un tube d’entrée et à plusieurs tubes de sortie, ainsi qu’un transducteur pour générer des ultrasons. Les forces acoustiques sont appliquées aux microplastiques lors de leur passage, ce qui les agrége et facilite leur capture dans une seule prise. L’appareil pourrait être utile pour séparer la plupart des types de microplastiques et ne se bouche pas aussi facilement qu’un filtre.

Bien que la conception n’en soit qu’à ses débuts, Menake Piyasena, le responsable du projet, a suggéré que le principal avantage de cette approche est « la capacité de concevoir une chambre à circulation et sa simplicité ». Comme il n’y a pas de maille ou de filtres physiques, le colmatage sera minimisé et les pièces n’auront pas besoin d’être remplacées régulièrement, a-t-il ajouté.

L’idée du projet est née de conversations avec un collègue intéressé par la décomposition chimique de microplastiques isolés, a déclaré Piyasena. «Parce que nous effectuons des recherches sur l’utilisation des ondes acoustiques pour concentrer les cellules biologiques et effectuer des réactions biologiques sur elles, nous avons pensé que si nous pouvions utiliser la même méthode pour concentrer les microplastiques et nous avons commencé à explorer cette idée plus avant», a-t-il rappelé.

Le prototype que les chercheurs ont fabriqué capture les petits microplastiques de moins de 180 µm de large lors de la première étape, et le flux d’eau contenant les microplastiques plus gros restants passe à la deuxième étape pour être nettoyé. Ils ont réussi à éliminer plus de 70 % des petites particules de plastique et plus de 82 % des grosses.

L’équipe a démontré que ce système fonctionne dans le monde réel en le testant sur des échantillons d’eau d’un étang sur le campus de leur université et de la rivière Rio Grande. Les chercheurs ont d’abord filtré les gros contaminants, puis ont enrichi l’eau de microplastiques. Ils ont découvert que le dispositif acoustique éliminait les particules de plastique aussi efficacement que de l’eau pure. « Nous pourrions éliminer plus de 80% des microplastiques en utilisant la configuration », a déclaré Nelum Perera, un étudiant diplômé du laboratoire de Piyasena. Il en coûte environ 7 cents pour faire fonctionner le prototype d’appareil pendant une heure et il pourrait nettoyer un litre d’eau en 90 minutes environ, estime-t-elle.

Les chercheurs prévoient de construire un prototype de nouvelle génération avec des tubes plus larges ou des faisceaux de plusieurs tubes. Ils ont également l’intention de le tester sur des échantillons du monde réel non dopés, y compris l’eau de mer et les eaux usées des machines à laver.

Rodney Priestley, professeur de génie chimique et biologique à l’Université de Princeton, qui n’a pas participé à cette étude, affirme que ce travail est prometteur. «L’élimination des microplastiques de diverses sources d’eau représente un défi technique important avec d’énormes implications environnementales et sanitaires», déclare Priestley, qui a participé à des recherches qui ont éliminé les microplastiques de l’eau de mer.

« L’un des principaux obstacles est la concentration relativement faible de microplastiques dans certaines sources contaminées », explique-t-il. Monde de la chimie. « L’utilisation d’ondes acoustiques pour « pousser » les microplastiques ensemble est une approche prometteuse pour résoudre ce problème et améliorer la filtration. »