Des scientifiques affirment que les blancs d’œufs pourraient aider à éliminer les microplastiques de l’eau de mer

Les innovations sont là où vous les trouvez. Pour Craig Arnold, professeur de génie mécanique et aérospatial et vice-doyen de l’innovation à Princeton, son inspiration pour un nouveau matériau utilisant des blancs d’œufs était un morceau de pain dans un sandwich qu’il était sur le point de manger. « J’étais assis là, à regarder le pain dans mon sandwich », a déclaré Arnold dans un communiqué de presse de Princeton. « Et je me suis dit, c’est exactement le genre de structure dont nous avons besoin. »

Il a donc demandé à son groupe de laboratoire de préparer différentes recettes de pain mélangées à du carbone pour voir s’ils pouvaient recréer la structure d’aérogel qu’il recherchait. Aucun d’entre eux n’a fonctionné correctement au départ, alors l’équipe a continué à éliminer les ingrédients au fur et à mesure des tests, jusqu’à ce qu’il ne reste finalement que des blancs d’œufs. Les chercheurs ont utilisé ces blancs d’œufs pour créer un aérogel, un matériau léger et poreux qui peut être utilisé dans de nombreux types d’applications, notamment la filtration de l’eau, le stockage d’énergie et l’isolation acoustique et thermique.

« Nous avons commencé avec un système plus complexe », a déclaré Arnold, « et nous avons continué à réduire, réduire, réduire, jusqu’à ce que nous en arrivions au cœur de ce qu’il était. Ce sont les protéines contenues dans les blancs d’œufs qui créaient les structures dont nous avions besoin.

Les blancs d’œufs sont un système complexe de protéines presque pures qui, lorsqu’elles sont lyophilisées puis chauffées à 900 degrés Celsius dans un environnement sans oxygène, créent une structure de brins interconnectés de fibres de carbone et de feuilles de graphène. Dans un article publié le 24 août dans Matériaux aujourd’huiArnold et ses co-auteurs ont montré que le matériau résultant peut éliminer le sel et les microplastiques de l’eau de mer avec une efficacité de 98 % et 99 %, respectivement.

« Les blancs d’œufs fonctionnaient même s’ils étaient d’abord frits sur la cuisinière ou fouettés », a déclaré Sehmus Ozden, premier auteur de l’article. Ozden est un ancien associé de recherche postdoctoral au Princeton Center for Complex Materials et est maintenant scientifique au Aramco Research Center. Alors que des blancs d’œufs achetés en magasin ont été utilisés dans les tests initiaux, Ozden a déclaré que d’autres protéines similaires disponibles dans le commerce produisaient les mêmes résultats.

« Les œufs sont cool parce que nous pouvons tous nous y connecter et ils sont faciles à obtenir, mais vous devez faire attention à ne pas concurrencer le cycle alimentaire », a déclaré Arnold. Parce que d’autres protéines ont également fonctionné, le matériau peut potentiellement être produit en grande quantité à relativement peu de frais et sans impact sur l’approvisionnement alimentaire. Une prochaine étape pour les chercheurs, a noté Ozden, consiste à affiner le processus de fabrication afin qu’il puisse être utilisé dans la purification de l’eau à plus grande échelle.

Si ce défi peut être résolu, le matériau présente des avantages significatifs car il est peu coûteux à produire, économe en énergie à utiliser et très efficace. « Le charbon actif est l’un des matériaux les moins chers utilisés pour la purification de l’eau. Nous avons comparé nos résultats avec du charbon actif, et c’est bien mieux », a déclaré Ozden. Comparé à l’osmose inverse, qui nécessite un apport d’énergie important et un excès d’eau pour fonctionner, ce procédé de filtration ne nécessite que la gravité pour fonctionner et ne gaspille pas d’eau. Voici le résumé de l’étude pour votre édification et votre amusement :

L’intégration du carbone graphitique 2D (G) avec la nanofibre de carbone 1D (CF) permet de combiner les propriétés uniques du carbone graphitique 2D avec les faibles densités, les performances mécaniques et la surface élevée requises pour les applications dans les domaines de l’énergie et de la durabilité. paysage. Grâce à une combinaison d’expériences et de modélisation numérique, nous démontrons la transformation de protéines standard de blanc d’œuf (EW) en un aérogel G-CF ultraléger avec une structure multi-échelle. La structure hiérarchique résultante liée par covalence, dérivée de la configuration protéique sous-jacente complexe, présente une densité inférieure de deux ordres de grandeur à celle des matériaux de pointe existants. Nous appliquons ce matériau aux défis du dessalement et de la purification de l’eau, démontrant notamment que l’aérogel G-CF améliore considérablement les matériaux existants, capturant 98,2 % des impuretés ioniques et 99,9 % de la contamination nano/microplastique de l’eau de mer.

Bien qu’Arnold considère la pureté de l’eau comme un « grand défi majeur », ce n’est pas la seule application potentielle de ce matériau. Il explore également d’autres usages liés au stockage de l’énergie et à l’isolation.

Susanna Monti de l’Institut de chimie des composés organométalliques et Valentina Tozzi de l’Instituto Nanoscienze et NEST-Scuola Normale Superiore ont créé les simulations théoriques qui ont révélé la transformation des protéines de blanc d’œuf en aérogel. Le soutien à la recherche a été fourni en partie par le Princeton Center for Complex Materials et la US National Science Foundation.

Les plats à emporter

Qui sait où cette recherche peut mener ? Le dessalement de l’eau de mer pourrait être une aubaine pour de nombreuses îles où l’eau propre est une denrée précieuse. Mais la possibilité d’éliminer les microplastiques de l’eau de mer est une perspective passionnante si vous êtes quelqu’un qui souhaite réduire la quantité de plastiques en suspension dans l’eau de mer aujourd’hui.

Nous n’avons pas de précisions sur le coût du dessalement d’un mètre cube d’eau de mer par ce procédé. Chauffer des éléments à 900 º C nécessitera évidemment beaucoup d’énergie et si cette énergie provient de combustibles fossiles ou nucléaires, c’est un processus en deux étapes en avant et en deux étapes en arrière. Mais la recherche est suffisamment prometteuse pour que nous pensions que vous voudriez en savoir plus, et maintenant vous le savez. Nous garderons les yeux ouverts pour plus d’informations sur ce processus et lorsque nous en saurons plus, vous en saurez plus.

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