平特五不中

Des chercheurs de l鈥橴niversit茅 平特五不中 ont mis au point un nouveau type de nanoparticule de cellulose offrant une solution plus efficace et plus 茅cologique 脿 l鈥檜n des principaux probl猫mes des industries utilisant des ressources hydriques : l鈥檃ccumulation de tartre.

D茅p么t caus茅 par l鈥檃ccumulation de min茅raux peu solubles, le tartre peut nuire s茅rieusement au fonctionnement d鈥櫭� peu pr猫s n鈥檌mporte quelle pi猫ce servant au transport ou 脿 l鈥檈ntreposage de l鈥檈au, du plus petit 茅lectrom茅nager aux installations industrielles les plus complexes. La plupart des agents antitartre sur le march茅 ont une forte teneur en d茅riv茅s du phosphore, polluants aux effets 茅ventuellement catastrophiques pour les 茅cosyst猫mes aquatiques.

L茅gende : Utilis茅e comme agent antitartre dans le contenant de droite, la nanocellulose chevelue emp锚che l鈥檃ccumulation des min茅raux qui ralentissent le d茅bit dans le contenant de gauche.

Dans des articles publi茅s dans Materials Horizons et Applied Materials & Interfaces, revues de la Royal Society of Chemistry et de l鈥橝merican Chemical Society, respectivement, une 茅quipe de chimistes et d鈥檌ng茅nieurs chimistes de l鈥橴niversit茅 平特五不中 d茅crivent l鈥櫭﹍aboration d鈥檜ne solution antitartre exempte de phosphore gr芒ce 脿 une perc茅e nanotechnologique au nom pour le moins insolite : nanocellulose chevelue.

Un candidat inattendu

Comme le souligne Amir Sheikhi, auteur principal de l鈥櫭﹖ude et aujourd鈥檋ui boursier postdoctoral au D茅partement de g茅nie biologique de l鈥橴niversit茅 de la Californie 脿 Los Angeles, malgr茅 son bilan 茅cologique avantageux, la cellulose 茅tait loin d鈥櫭猼re le candidat antitartre tout d茅sign茅.

芦 La cellulose est le biopolym猫re le plus abondant sur la plan猫te. Mais bien qu鈥檈lle soit renouvelable et biod茅gradable, elle est probablement l鈥檜ne des options les moins int茅ressantes comme tartrifuge. La raison? Elle est neutre, c鈥檈st-脿-dire d茅pourvue de groupement fonctionnel porteur d鈥檜ne charge 禄, explique-t-il.

Lorsqu鈥檌l travaillait comme boursier postdoctoral dans le laboratoire d鈥橝shok Kakkar, professeur de chimie 脿 l鈥橴niversit茅 平特五不中, Amir a 茅labor茅 quelques tartrifuges macromol茅culaires plus efficaces que les produits d鈥檈mploi courant en milieu industriel, mais tous 茅taient 脿 base de phosphonate. D茅sireux de trouver une solution exempte de phosphore, il s鈥檈st int茅ress茅 脿 la cellulose.

芦 Finalement, la nanocellulose chevelue, issue de la nanotechnologie, s鈥檈st r茅v茅l茅e plus efficace encore que les mol茅cules 脿 base de phosphonate 禄, se rem茅more-t-il.

L鈥櫭﹒uipe a r茅alis茅 une perc茅e en fixant des groupes carboxyles porteurs d鈥檜ne charge n茅gative 脿 des nanoparticules de cellulose. D猫s lors, les nanoparticules n鈥櫭﹖aient plus neutres : gr芒ce 脿 leurs groupes fonctionnels porteurs d鈥檜ne charge, elles pouvaient emp锚cher les ions calcium (de charge positive) de former du tartre.

D茅couverte fortuite d鈥檜ne super particule un brin hirsute

On avait d茅j脿 tent茅 de fonctionnaliser ainsi la cellulose, mais ces tentatives ant茅rieures portaient sur deux formes plus anciennes de nanocellulose, soit les nanofibrilles et les nanocristaux. L鈥檈nnui, c鈥檈st que l鈥檕n n鈥檕btenait qu鈥檜ne infime quantit茅 de produit utile. Mais cette fois, l鈥櫭﹒uipe de l鈥橴niversit茅 平特五不中 a travaill茅 脿 partir de nanocellulose chevelue, nanoparticule d茅couverte dans le laboratoire de Theo van de Ven, professeur de chimie 脿 平特五不中.

Le Pr Van de Ven, qui a lui aussi particip茅 脿 la recherche d鈥檜n tartrifuge, se souvient de ce jour de 2011 o霉 Han Yang, alors doctorant dans son laboratoire, a d茅couvert par hasard cette nouvelle forme de nanocellulose.

芦 Il est entr茅 dans mon bureau avec une 茅prouvette qui contenait ce qui ressemblait 脿 de l鈥檈au et s鈥檈st exclam茅 : 鈥淢onsieur! Ma suspension est disparue!鈥� 禄, raconte le professeur en souriant.

芦 Sa suspension blanche contenant des fibres krafts 茅tait, en effet, devenue transparente. Lorsqu鈥檜ne substance est transparente, c鈥檈st soit qu鈥檈lle s鈥檈st dissoute, soit qu鈥檈lle s鈥檈st transform茅e en nanoparticules. Nous avons proc茅d茅 脿 quelques caract茅risations et avons constat茅 qu鈥檌l venait de fabriquer une nouvelle forme de nanocellulose. 禄

Grande polyvalence

Pour fabriquer de la nanocellulose chevelue, il faut couper les nanofibrilles de cellulose 鈥� constitu茅es de r茅gions cristallines et amorphes dispos茅es en alternance 鈥� 脿 des endroits pr茅cis afin que les r茅gions amorphes des nanoparticules surgissent aux deux extr茅mit茅s, un peu 脿 la mani猫re de m猫ches de cheveux rebelles.

芦 En scindant les nanofibrilles, nous faisons jaillir les cha卯nes de cellulose, qui sont d猫s lors 脿 la port茅e des produits chimiques 禄, explique le Pr van de Ven. 芦 Notre nanocellulose peut donc 锚tre fonctionnalis茅e en tr猫s grande partie, beaucoup plus que les autres formes. 禄

En raison de la polyvalence chimique de la nanocellulose chevelue, l鈥櫭﹒uipe de chercheurs entrevoit de nombreuses autres applications, notamment : administration de m茅dicaments, agents antimicrobiens et colorants fluorescents en imagerie m茅dicale.

芦 脌 peu pr猫s n鈥檌mporte quelle mol茅cule peut 锚tre li茅e 脿 la nanocellulose chevelue 禄, conclut Theo van de Ven.

L鈥檃rticle 芦 Overcoming Interfacial Scaling Using Engineered Nanocelluloses: A QCM-D Study 禄, par Amir Sheikhi, Adam L. J. Olsson, Nathalie Tufenkji, Ashok Kakkar et Theo G. M. van de Ven, a 茅t茅 publi茅 en ligne dans ACS Applied Materials & Interfaces le 11 septembre 2018. doi:10.1021/acsami.8b07435

L鈥檃rticle 芦 Nanoengineering colloidal and polymeric celluloses for threshold scale inhibition: towards universal biomass-based crystal modification 禄, par Amir Sheikhi, Ashok Kakkar et Theo G. M. van de Ven, a 茅t茅 publi茅 dans Materials Horizons 2018, 5, 248-255. doi:10.1039/C7MH00823F