Ce filtre imprimé en 3D a capturé 90 % des microplastiques présents dans l'eau en laboratoire et, espérons-le, fonctionnera également dans les machines à laver.
Une colonne de disques imprimés en 3D a éliminé 90 % du polystyrène en laboratoire ; c'est maintenant au tour des microfibres textiles
Vingt disques imprimés en 3D, mesurant seulement 3,9 centimètres de large et un millimètre d'épaisseur, ont éliminé 90 % des microplastiques de l'eau lors d'un test en laboratoire. Le filtre développé à l'Université de Waterloo au Canada fonctionne par gravité et utilise une combinaison assez simple : une surface pleine de minuscules pores et un revêtement adhésif qui aide les particules à se coller lors du passage de l'eau.
Ces 90% appartiennent cependant à un test très précis. Dans l'étude publiée le Technologie de séparation et de purificationles chercheurs Ethan Crawford et Tizazu Mekonnen ont travaillé avec 100 millilitres d'eau contenant du polystyrène broyé, à une concentration de 100 parties par million. Les fibres libérées par les vêtements lors d'une véritable lessive, avec des formes, des matériaux, des détergents et des conditions d'écoulement différents, doivent encore passer à travers le filtre. Et c'est probablement le test le plus intéressant à faire.
Du disque lisse à 90%
Le filtre est fabriqué à partir de PLA, l'acide polylactique largement utilisé dans l'impression 3D. Chaque disque comporte une grille de trous carrés d'un millimètre ; En superposant les pièces avec des ouvertures décalées, l’eau est forcée de suivre un chemin moins direct et augmente la probabilité qu’une particule rencontre la surface. Mais seul, l’ouvrage imprimé ne fait pas grand-chose. Dans une configuration à huit disques, la surface lisse n’a éliminé que 16 % des microplastiques.
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Crawford et Mekonnen ont ensuite mélangé du polyéthylène glycol, ou PEG, au PLA, qui est destiné à disparaître après l'impression. Les disques sont immergés dans l'eau bouillante pendant une heure, trois fois consécutives : le PEG exposé fond et laisse une surface irrégulière, traversée de pores micro et nanométriques. Avec cette modification, le rendement, toujours avec huit disques, s'élève à 37 %.
Il manquait encore quelque chose pour empêcher les particules de toucher le filtre et de repartir avec l'eau. Les chercheurs ont testé deux revêtements adhésifs sensibles à la pression : la polydopamine et le poly(acrylate de 2-éthylhexyle), P2EHA. Le second a obtenu de meilleurs résultats, portant la suppression à 51 %.
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Puis ils commencèrent à allonger la colonne : 12, 16 et enfin 20 disques. Avec une vingtaine d'éléments poreux enrobés de P2EHA on atteint les fameux 90%. Le numéro n’appartient donc pas à un seul disque miraculeux : il nécessite une pile de filtres et l’eau doit rencontrer suffisamment de surface tout au long du chemin. La thèse d'Ethan Crawford à l'Université de Waterloo montre également à quel point la taille des particules est importante.
Les plus petits continuent de s'enfuir
Avant filtration, environ 90 % des particules analysées mesuraient moins de 20 micromètres et 43 % moins de six. Après passage dans le système, 80 % de ceux restant dans l’eau mesuraient moins de 10 micromètres. Cependant, aucune des particules observées après filtration ne dépassait les 50 micromètres. Le filtre fonctionne bien mieux lorsque le plastique est suffisamment gros pour heurter la surface et coller au revêtement. Les plus petites particules pèsent très peu, sont entraînées par le flux et peuvent traverser la colonne sans rencontrer suffisamment de matière adhésive.
Les mêmes auteurs soulignent deux autres limites. Du Tween 20, un tensioactif ajouté pour maintenir les particules de polystyrène dispersées, était présent dans les tests, ce qui pourrait avoir modifié les interactions entre le plastique, le filtre et le revêtement. De plus, ni la quantité maximale de microplastiques que le système peut accumuler ni son efficacité après de multiples utilisations n’ont encore été déterminées. Ce sont des questions décisives si l’on veut passer d’une colonne de laboratoire à quelque chose qui puisse fonctionner au quotidien sous un évier ou à côté d’une machine à laver.
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Le test de la machine à laver
La connexion blanchisserie vient directement des chercheurs. En effet, dans le travail scientifique, ils indiquent parmi les prochaines étapes les tests sur des eaux usées réelles provenant de machines à laver, beaucoup plus proches des conditions dans lesquelles un filtre similaire pourrait être utilisé. L'Université de Waterloo cite également les systèmes domestiques et le traitement des eaux industrielles parmi les applications futures possibles.
Ici, le matériel à capturer change beaucoup. Le test canadien utilise des morceaux de mousse de polystyrène ; une charge de linge peut libérer des microfibres particulièrement tendues de polyester et d'autres matériaux synthétiques, ainsi que des détergents, des résidus textiles et de la saleté.
L’ampleur du problème est loin d’être minime. Selon l'Agence européenne pour l'environnement, en Europe, environ 13 000 tonnes de microfibres textiles atteignent chaque année les eaux de surface, ce qui équivaut à environ 25 grammes par personne et à 8 % des rejets primaires de microplastiques dans les eaux.
Les filtres appliqués aux machines à laver peuvent déjà réduire considérablement la libération de microfibres, tandis que les traitements des eaux usées les plus avancés atteignent des pourcentages encore plus élevés. Cependant, une partie du plastique capturé finit dans les boues d’épuration et les plus petites particules restent les plus difficiles à arrêter.
Les 90 % obtenus à Waterloo sont donc à lire pour ce qu'ils sont : un résultat de laboratoire très prometteur sur une suspension spécifique de polystyrène. La partie intéressante arrive maintenant. Le projet devra conserver ce chiffre, ou quelque chose de proche, face aux vraies fibres, au savon, aux cycles de lavage et aux filtres qui ne peuvent pas être remplacés après cent millilitres d'eau.
La machine à laver, de ce point de vue, sera un juge un peu moins accommodant que le laboratoire.
