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Biotransformation des nanomatériaux à base de carbone

 

Les nanomatériaux à base de carbone se démarquent par leur exceptionnelle stabilité et, pour cette raison, sont de plus en plus utilisés dans l’industrie. Avec leur projet, Hans-Peter Kohler et son équipe livrent d’importants enseignements qui vont permettre une meilleure évaluation de la persistance des nanomatériaux à base de carbone dans l’environnement.

Contexte (projet de recherche terminé)

Les nanomatériaux à base de carbone (CBN), tels que nanotubes de carbone et fullerènes, sont d’excellents conducteurs thermiques et électriques et sont extrêmement résistants à la chaleur et au froid, ainsi qu’aux contraintes chimiques et mécaniques. Ces qualités étant particulièrement recherchées dans l’industrie, la production des nanomatériaux à base de carbone est en constante croissance et atteint actuellement quelque 300 tonnes par an pour les seuls nanotubes de carbone et fullerènes. Dans le même temps, ces caractéristiques laissent supposer que les nanomatériaux à base de carbone résistent également aux influences environnementales, qu’elles soient physiques, chimiques ou biologiques, et qu’en conséquence, ils se dégradent très difficilement. Au début du PNR 64, les processus de dégradation et de transformation de ces matériaux étaient mal connus. Avec son équipe, Hans-Peter Kohler a développé des méthodes permettant l’analyse quantitative et qualitative de la dégradation de différents nanomatériaux à base de carbone. Ils ont en outre étudié si des défauts structurels dans ces matériaux pouvaient constituer des centres de réaction qui influencerait les processus de dégradation.

Résultats

Les chercheurs ont étudié la dégradation de 13 CBN différents par l’enzyme peroxydase. Leurs expériences ont mis à jour un taux de dégradation très lent, qui semble indiquer que les CBN, une fois parvenus dans l’environnement, peuvent y perdurer sous une forme inchangée durant des décennies. Ces travaux ont par ailleurs décrit certaines caractéristiques rendant les matériaux plus ou moins résistants aux processus de transformation et de dégradation. D’autre part. a aussi été identifié des enzymes jouant un rôle clé dans ces processus de dégradation. Le projet a enfin donné lieu à une publication qui récapitule les techniques actuelles, de même que les résultats des analyses qualitatives et quantitatives des CBN et leurs applications.

Importance

Le projet livre des connaissances fondamentales pour la production, l’utilisation et l’élimination des nanomatériaux à base de carbone. Les résultats font clairement apparaître l’importance de caractériser systématiquement les nanomatériaux à base de carbone de façon à pouvoir évaluer correctement leur subsistance dans l’environnement. Les résultats des expériences fournissent en outre de précieuses informations sur les enzymes jouant un rôle clé dans la dégradation des CBN et qui peuvent être utilisées pour le traitement à long terme des CBN présents dans les eaux et les sols.

Titre original

Biotransformation of fullerenes and carbon nanotubes (BioCarb)

Direction du projet

  • Dr. Hans-Peter Kohler

Autre requérant-e-s

  • Prof. Juliane Hollender

 

 

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 Contact

Dr. Hans-Peter Kohler Umweltmikrobiologie Eawag Uberlandstrasse 133 8600 Dübendorf +41 44 823 51 52 kohler@eawag.ch