La nanotechnologie est l'utilisation de matériaux de taille d'un million de mètres (un nanomètre). L'une de ses utilisations potentielles est de nettoyer tout ce qui contamine les approvisionnements en eau. Le chimiste analytique Philiswa Nomngongo, un chercheur de premier plan en nanotechnologie pour l'eau en Afrique du Sud, raconte à la conversation Afrique quels types d'appareils sont produits avec la nanotechnologie et ce qu'ils peuvent faire.
La nanotechnologie est la branche de la science et de l'ingénierie qui est consacrée à la conception de nouveaux matériaux ou appareils qui ont des propriétés physiques et chimiques uniques en raison de leur petite taille. Il s'agit de manipuler les atomes et les molécules à l'échelle nanométrique.
La pollution de l'eau en Afrique du Sud, comme dans d'autres pays en développement, constitue une menace de santé et économique importante. Le rapport d’audit de l’Afrique du Sud de l’eau et de l’assainissement de l’Afrique de l’Afrique de l’Afrique du Sud, l’audit de l’époque a révélé que 46% de l’eau du pays était polluée par des bactéries ou des germes qui provoquent une maladie et près de 68% des travaux de traitement d’égout étaient sur le point de défaillance.
Les types de pollution trouvés dans l'eau de l'Afrique du Sud sont largement dus à:
Échecs du traitement des eaux usées
l'eau des activités industrielles et agricoles qui s'enfuit dans des sources d'eau
Des déchets qui n'ont pas été éliminés correctement et se retrouvent dans les rivières
activités industrielles qui libèrent des métaux lourds dans l'eau
Sources naturelles de métaux lourds
accès insuffisant à l'eau potable.
Les contaminants de la préoccupation émergente sont également un problème majeur dans les approvisionnements en eau de l'Afrique du Sud. Ils incluent:
Pharmaceutiques (médicaments) et produits de soins personnels (savon, shampooing et autres)
pesticides de l'agriculture
cyanotoxines (substances toxiques produites par des algues bleu-vert)
Les produits chimiques perturbants endocriniens (ils interfèrent avec le fonctionnement normal des hormones naturelles du corps, provoquant des problèmes comme l'infertilité).
L'eau contaminée peut provoquer une mauvaise santé. La mauvaise santé perturbe alors l'éducation et soumet le système de santé. Le résultat est encore plus d'inégalité entre les personnes qui ont de l'eau propre et ceux qui ne le font pas.
La surveillance de la qualité de l'eau est très importante. Pour trouver des solutions, nous devons d'abord savoir quel est le problème. La plupart des problèmes de contamination par l'eau en Afrique du Sud découlent d'une surveillance inadéquate. Ainsi, mon groupe de recherche et mes chercheurs du Département des sciences chimiques de l'Université de Johannesburg utilisent la nanotechnologie pour identifier les problèmes dans différentes sources, comme les eaux usées ou l'eau de la rivière - même dans les zones rurales éloignées.
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Ce sont quelques-unes des façons dont la nanotechnologie peut aider à trouver des problèmes dans nos approvisionnements en eau et à les réparer:
Capteurs: Par exemple, de minuscules matériaux peuvent être modifiés avec un élément biologique (comme les enzymes ou l'ADN) pour détecter et analyser rapidement ce qui contamine l'eau.
Les membranes composées de minuscules matériaux qui peuvent échantillonner l'eau et piéger et éliminer les polluants en même temps.
Matériaux photocatalytiques qui activent les réactions chimiques lorsqu'elles sont exposées à la lumière et décomposent les substances polluantes.
Cette technologie peut aider les pays à atteindre l'objectif de développement durable des Nations Unies: Atteindre l'eau et l'assainissement propres et disponibles pour tous.
Les principaux défis sont les coûts de mise en place de systèmes de nanotechnologie, de technologie de construction qui peut fonctionner à grande échelle et de l'intégrer dans les systèmes de traitement de l'eau existants. Certains nanomatériaux sont très chers.
Nous ne savons pas encore à quel point les nanomatériaux durables sont dans l'eau. Au fil du temps, les produits chimiques et les changements dans les niveaux d'acidité et la température de l'eau affectent les matériaux, ce qui les rend moins efficaces pour éliminer les polluants. Si les nanomatériaux se séparent, plus de petites particules pourraient être libérées dans l'eau, ce qui serait une autre forme de pollution environnementale.
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Cependant, la technologie est utilisée avec succès en Inde et en Chine. Ils mènent dans la recherche et le développement dans ce domaine, une certaine commercialisation déjà en cours. Les États-Unis, l'Allemagne, la Suisse et la France explorent également l'utilisation de la nanotechnologie dans l'eau.
Idéalement, l'Afrique du Sud aurait des systèmes de traitement de l'eau décentralisés qui utilisent la nanotechnologie. Cela réduirait le besoin de tuyaux et d'infrastructures coûteux. Cela pourrait profiter aux zones rurales.
Mais nous devons d'abord être en mesure de faire des nanomatériaux à grande échelle et rentables. Mon groupe de recherche recherche actuellement comment les fabriquer à partir de matières premières abondantes et à faible coût telles que les déchets agricoles et les déchets plastiques.
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Nous avons utilisé les cendres des centrales électriques au charbon et de la bagasse de canne à sucre (la fibre laissée après l'extraction du jus) pour préparer des nanomatériaux parsemés de minuscules trous pour absorber la pollution.
Nous avons utilisé le drainage minier acide ancien pour fabriquer des nanoparticules magnétiques qui attirent et absorbent la pollution par les métaux lourds.
Ces efforts ouvrent la voie au déploiement de la nanotechnologie dans les systèmes d'eau en Afrique du Sud.