Une équipe dirigée par des ingénieurs de l’UC Riverside a développé un catalyseur pour éliminer un produit chimique dangereux de l’eau sur Terre qui pourrait également rendre le sol martien moreover sûr pour l’agriculture et aider à produire de l’oxygène pour les explorateurs humains de Mars.
Le perchlorate, un ion négatif constitué d’un atome de chlore lié à quatre atomes d’oxygène, est présent naturellement dans certains sols de la Terre et est particulièrement abondant dans le sol martien. En tant qu’oxydant puissant, le perchlorate est également fabriqué et utilisé dans le carburant solide pour fusées, les feux d’artifice, les munitions, les initiateurs d’airbags pour les véhicules, les allumettes et les fusées éclairantes. C’est un sous-produit de certains désinfectants et herbicides.
En raison de son omniprésence dans le sol et les produits industriels, le perchlorate est un contaminant courant de l’eau qui provoque certains problems thyroïdiens. Le perchlorate se bioaccumule dans les tissus végétaux et une grande quantité de perchlorate trouvée dans le sol martien pourrait rendre les aliments qui y sont cultivés impropres à la consommation, limitant le potentiel d’installations humaines sur Mars. Le perchlorate dans la poussière martienne pourrait également être dangereux pour les explorateurs. Les méthodes actuelles d’élimination du perchlorate de l’eau nécessitent soit des situations difficiles, soit un processus enzymatique à plusieurs étapes pour abaisser l’état d’oxydation de l’élément chlore en ion chlorure inoffensif.
Les doctorants Changxu Ren et Jinyong Liu, professeur adjoint de génie chimique et environnemental au Marlan et Rosemary Bourns College or university of Engineering de l’UC Riverside, se sont inspirés de la nature pour réduire le perchlorate dans l’eau à pression et température ambiantes en une seule étape.
Ren et Liu ont noté que les microbes anaérobies utilisent du molybdène dans leurs enzymes pour réduire le perchlorate et récolter de l’énergie dans des environnements pauvres en oxygène.
“Les efforts précédents dans la development d’un catalyseur chimique au molybdène pour la réduction du perchlorate n’ont pas été couronnés de succès”, a déclaré Liu. “De nombreux autres catalyseurs métalliques nécessitent des disorders difficiles ou ne sont pas compatibles avec l’eau.”
Les chercheurs ont tenté d’imiter le processus complexe de réduction du perchlorate microbien avec une approche simplifiée. Ils ont découvert qu’en mélangeant simplement un engrais commun appelé molybdate de sodium, un ligand organique commun appelé bipyridine pour lier le molybdène et un catalyseur commun d’activation de l’hydrogène appelé palladium sur carbone, ils ont produit un catalyseur puissant qui a rapidement et efficacement décomposé le perchlorate dans l’eau en utilisant de l’hydrogène gazeux à température ambiante sans combustion impliquée.
“Ce catalyseur est beaucoup moreover actif que tout autre catalyseur chimique rapporté à ce jour et réduit in addition de 99,99% du perchlorate en chlorure quelle que soit la focus initiale de perchlorate”, a déclaré Ren.
Le nouveau catalyseur réduit le perchlorate dans une massive plage de concentrations, de moins de 1 milligramme par litre à 10 grammes par litre. Cela le rend approprié pour une utilisation dans divers scénarios, y compris l’assainissement des eaux souterraines contaminées, le traitement des eaux usées fortement contaminées provenant de la fabrication d’explosifs et le fait de rendre Mars habitable.
“Un système de réduction catalytique pratique peut aider à récupérer l’oxygène gazeux du perchlorate lavé du sol martien lorsque le catalyseur est couplé à d’autres processus”, a déclaré Liu.