Des nanomachines pour dépolluer l’océan du dioxyde de carbone

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Des ingénieurs de l’université de Californie ont mis au point des micromoteurs enzymatiques qui peuvent transformer le dioxyde de carbone de l’eau en un ingrédient qui entre dans la composition des coquilles ou de l’exosquelette des mollusques et crustacés.

Les ingénieurs de l’université de Californie-San Diego, ont fabriqué des moteurs plus petits que le diamètre d’un cheveu qui pourraient dans un futur proche contribuer à dépolluer les océans, surchargés en dioxyde de carbone. [size=16]Des premiers tests dont les résultats sont publiés dans la revue Angewandte Chemie[/size] [size=10](en anglais, accès payant)[/size], ont prouvé qu’ils pouvaient efficacement supprimer le carbone de l’eau, en moins de cinq minutes. 



 Ces moteurs enzymatiques peuvent transformer le CO2 en carbonate de calcium. Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Les prototypes construits à l’UCSD sont des tubes de six micromètres dont la surface externe est un polymère contenant une enzyme (anhydrase carbonique) qui transforme le dioxyde de carbone en bicarbonate, secondairement converti en carbonate de calcium par ajout de chlorure de calcium dans la solution. Ils sont mis en mouvement par un autre phénomène chimique, nécessitant l’ajout d’un second réactif dans la solution qui réagit avec la surface interne de platine des tubes pour former des bulles d’oxygène qui permettent de propulser les micromoteurs jusqu’à une vitesse de 100 micromètres par seconde. 

« Le mouvement rapide et continu des micromoteurs les rendent extrêmement efficaces pour éliminer le CO2 d’une solution », écrivent les chercheurs. « Nous sommes enthousiasmés par la possibilité d'utiliser ces micromoteurs pour lutter contre l'acidification des océans et le réchauffement climatique » a ajouté Virendra Singh, un des principaux auteurs de l’étude. 


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 Mouvement des micromoteurs dans l'eau. Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Les océans sont des puits naturels de carbone, ils en absorbent quotidiennement 22 millions de tonnes et contribuent ainsi à limiter la présence de dioxyde de carbone atmosphérique notamment par l’intermédiaire de la couche crépusculaire, zone qui participe activement à la capture et au transport du CO₂. Cependant leur capacité d’absorption n’est pas sans limite et les océans font face à des rejets anthropiques de carbone en augmentation constante depuis la révolution industrielle. Avec une conséquence déjà mesurable : le pH des océans est passé de 8,15 à 8,06 en un peu plus d’une centaine d’années, le CO² se transformant secondairement en acide carbonique dans l’eau. 

Avec des conséquences pour beaucoup d'animaux marins, les crustacés et les coraux notamment dont les coquilles ou les exosquelettes ont plus de difficultés à se former dans les eaux acides. Or ces coquilles sont justement fabriquées à partir de carbonate de calcium qui est le produit final de l’action des micromoteurs. 

Ils ont donc une double utilité : éliminer le CO₂ et fournir les briques nécessaires à la croissance de certains crustacés, cnidaires ou mollusques. Reste maintenant à les améliorer, notamment au niveau de la propulsion afin qu’ils puissent se mouvoir sans nécessité d’ajouter un réactif. « Si les micromoteurs peuvent utiliser l'environnement comme combustible, ils seront plus évolutifs, respectueux de l'environnement et moins coûteux», souligne Kevin Kaufmann, autre auteur de l’étude. Ils pourront alors être utilisés « dans le cadre d'un système de traitement de l'eau, comme une usine de décarbonisation » conclut-il.



Sciences et avenir 29/9/2015