Des chercheurs ont mis au point un nouveau procédé pour éliminer le phosphore des eaux contaminées.

Des chercheurs de l’Université de Caroline du Nord ont développé un hydrogel économique capable de filtrer le phosphore des eaux de surface contaminées, des réserves d’eau potable ou des effluents d’eaux usées. Ce procédé permet de réduire la pollution par le phosphore et de réutiliser ce dernier pour des applications agricoles et industrielles.

Une innovation prometteuse

Les chercheurs ont créé un hydrogel combinant deux matériaux commerciaux : le polyéthylèneimine (PEI) et le poly(méthyl vinyl éther-co-anhydride maléique) (PMVEMA). Le PEI, un polymère peu coûteux, capte le phosphore de l’eau grâce à sa structure moléculaire, tandis que le PMVEMA forme un gel robuste permettant le passage de l’eau tout en maintenant son intégrité structurelle.

Efficacité et réutilisabilité

Lors des tests, l’hydrogel PEI/PMVEMA s’est révélé extrêmement efficace pour éliminer le phosphore des eaux contaminées à température ambiante. Il a également libéré efficacement le phosphore capturé à l’aide de bases douces. Jan Genzer, co-auteur de l’étude et professeur distingué S. Frank et Doris Culberson en génie chimique et biomoléculaire à l’Université de Caroline du Nord, affirme : «Nos expériences suggèrent que l’hydrogel pourrait éliminer plus de 90 % du phosphore des eaux usées ou des eaux de surface contaminées», il ajoute : «Nous avons également démontré que nous pouvons récupérer jusqu’à 99 % de ce phosphore pour réutilisation».

Un coût réduit

Actuellement, les matériaux de filtration du phosphore coûtent entre $20 et $300 par livre de phosphore capturé. Le matériau développé par les chercheurs coûte $23 par livre de phosphore éliminé pour une utilisation unique. Cependant, ce coût diminue considérablement avec la réutilisation de l’hydrogel. Par exemple, après deux utilisations, le coût chute à $8 par livre de phosphore récolté, et après 50 utilisations, il tombe à moins de 50 cents par livre.

Perspectives futures

Les chercheurs ont déposé un brevet provisoire pour ce matériau et recherchent des partenaires industriels intéressés par son intégration dans des applications pratiques pour le traitement des eaux usées, la remédiation environnementale et la récupération du phosphore pour des usages agricoles et industriels. Jan Genzer précise : «Du point de vue de la recherche, le prochain grand défi consiste à déterminer comment utiliser ce matériau pour récupérer le phosphore des sols contaminés. C’est un problème plus complexe que l’élimination du phosphore des liquides».

Publication et soutien

L’étude, intitulée «Functional Hydrogels for Selective Phosphate Removal from Water and Release on Demand», a été publiée dans la revue Langmuir. Le premier auteur est Jiangfeng Xu, doctorant à l’Université de Caroline du Nord. Les co-auteurs incluent Kirill Efimenko, Christopher Gorman, Yaroslava Yingling et Lisa Castellano. Ce travail a été soutenu par le Centre pour les Sciences et Technologies pour la Durabilité du Phosphore (STEPS), un centre de la National Science Foundation basé à l’Université de Caroline du Nord et financé par la subvention CBET-2019435.

Pour plus d’informations, consultez l’article original – NC State University