Des chercheurs ont mis au point un nouveau type de matériau capable de fournir une solution durable et écologique pour éliminer les polluants présents dans l’eau. Surnommée « matériau vivant par ingénierie », il s’agit d’une structure imprimée en 3D à partir d’un polymère issu d’algues marines, combiné à des bactéries génétiquement modifiées qui produisent une enzyme permettant de transformer divers polluants organiques en molécules inoffensives.
Les bactéries sont également conçues pour s’autodétruire en présence d’une molécule appelée théophylline, souvent présente dans le thé et le chocolat, offrant ainsi un moyen de les éliminer une fois leur travail accompli.
Pour créer ce matériau vivant, les chercheurs ont utilisé un alginate, un polymère naturel dérivé d’algues marines. Ils l’ont hydraté pour former un gel et l’ont mélangé à des bactéries aquatiques photosynthétiques appelées cyanobactéries. Après avoir testé différentes géométries imprimées en 3D pour leur matériel, les chercheurs ont découvert qu’une structure en grille était optimale pour maintenir les bactéries en vie.
La forme choisie présente un rapport surface-volume élevé, permettant aux cyanobactéries d’être en grande partie près de la surface du matériau pour accéder aux nutriments, aux gaz et à la lumière.
Application pratique : élimination des polluants dans l’industrie textile
Dans cette étude, les chercheurs ont démontré que leur matériau pouvait être utilisé pour décontaminer les polluants à base de colorant indigo carmin, largement utilisés dans l’industrie textile pour colorer le denim.
Le matériau vivant peut agir sur le polluant cible, puis une petite molécule peut être ajoutée par la suite pour tuer les bactéries
A expliqué Jon Pokorski, professeur de nano-ingénierie à l’UC San Diego et co-directeur de la recherche.
Source : https://www.nature.com/articles/s41467-023-40265-2/figures/1
Recherche et perspectives d’avenir
Selon les chercheurs, une solution idéale serait que les bactéries s’autodétruisent sans avoir à ajouter de produits chimiques. Grâce à une collaboration interdisciplinaire, les chercheurs ont associé le polymère d’algues marines avec des cyanobactéries génétiquement modifiées pour créer une structure imprimée en 3D. A ce sujet, découvrez cette mini hydrolienne de rivière imprimable en 3D! Ce matériau innovant, comme ces toilettes révolutionnaires, a démontré son efficacité pour décontaminer les polluants organiques, et les chercheurs travaillent sur des améliorations pour éliminer les bactéries sans ajout de produits chimiques.
Le matériau vivant purifie l’eau grâce aux cyanobactéries génétiquement modifiées qu’il contient, qui produisent en continu une enzyme décontaminante appelée laccase. Ce matériau peut éliminer divers polluants organiques tels que
- le bisphénol A
- les antibiotiques
- les médicaments
- les colorants comme l’indigo carmin utilisé dans l’industrie textile
Les chercheurs souhaitent améliorer ce matériau vivant pour qu’il réponde à des stimuli déjà présents dans l’environnement et élimine les bactéries sans ajout de produits chimiques.
Les principales applications du matériau vivant :
- Décontamination : élimination des polluants organiques
- Purification de l’eau : élimination des substances nocives présentes dans l’eau
- Application industrielle : traitement des eaux usées issues de l’industrie textile
- Recherche scientifique : développement de matériaux capables de s’autodétruire