Le chloroxylénol, un désinfectant largement utilisé dans le monde entier, est associé à des menaces écotoxicologiques dans les milieux aquatiques en raison de sa stabilité chimique relativement élevée et de sa consommation massive. Des chercheurs de l'École d'ingénierie de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) ont découvert une alternative prometteuse connue sous le nom de 2,6-dichlorobenzoquinone (2,6-DCQ), qui est plus efficace pour lutter contre certaines bactéries, champignons et virus courants, et peut être rapidement dégradée et détoxifiée dans les eaux réceptrices.
Cette étude révolutionnaire est dirigée par le professeur Zhang Xiangru du département de génie civil et environnemental de l'Université de Hong Kong, qui étudie les sous-produits de désinfection (DBP) depuis de nombreuses années. Au cours de l'épidémie de pandémie, le professeur Zhang a remarqué que le chloroxylénol est structurellement similaire à certains DBP halophénoliques découverts précédemment par son équipe, qui se dégradent rapidement par photolyse solaire.
Inspirée par la propriété structurelle et la dégradabilité de certains DBP halophénoliques, l’équipe de recherche a réussi à sélectionner un désinfectant à large spectre efficace parmi les DBP qui peuvent être rapidement dégradés et détoxifiés dans les eaux réceptrices. L’équipe de recherche a testé l’efficacité de 10 DBP différents pour inactiver divers agents pathogènes, notamment E. coli (un type de bactérie associée au cancer colorectal), Staphylococcus aureus (bactérie), Candida albicans (champignons) et le bactériophage MS2 (virus). Ils ont découvert que le 2,6-DCQ était 9 à 22 fois plus efficace que le chloroxylénol pour inactiver ces bactéries, champignons et virus.
De plus, ils ont constaté que la toxicité du 2,6-DCQ pour le développement des embryons de polychètes marins diminuait rapidement en raison de sa dégradation rapide par hydrolyse dans l'eau de mer réceptrice, même en l'absence de lumière solaire. Deux jours après avoir été rejeté dans l'eau de mer, le 2,6-DCQ présentait une toxicité pour le développement 31 fois inférieure à celle du chloroxylénol.
Nous avons découvert que le DBP sélectionné présentait une efficacité antimicrobienne nettement plus forte que le chloroxylénol et que sa concentration et la toxicité développementale associée lors de la réception d'eau de mer diminuaient rapidement, même dans l'obscurité.
Professeur Zhang Xiangru du Département de génie civil et environnemental de l'Université de Hong Kong
Il a souligné le besoin urgent de désinfectants plus efficaces et plus respectueux de l'environnement, en particulier dans le sillage de la pandémie de COVID-19. « Le chloroxylénol a été fréquemment détecté dans les milieux aquatiques ; par exemple, sa concentration a atteint jusqu'à 10,6 μg/L dans l'eau des rivières de Hong Kong. Des études toxicologiques ont signalé des effets néfastes du chloroxylénol sur les organismes aquatiques, notamment des perturbations endocriniennes, la mortalité embryonnaire et des malformations. L'exposition chronique au chloroxylénol à des concentrations environnementales (~4,2 μg/L) peut provoquer une régulation génétique et des changements morphologiques chez la truite arc-en-ciel. »
La découverte par l'équipe du 2,6-DCQ comme alternative prometteuse est une étape importante pour répondre à ce besoin mondial. Les résultats suggèrent que le 2,6-DCQ peut être utilisé comme désinfectant dans de nombreuses occasions, notamment dans les produits de soins personnels (tels que les nettoyants pour les mains, les détergents et les savons), la peinture, les textiles, les fluides de travail des métaux, les blouses médicales, ainsi que dans les produits d'assainissement des ménages, les équipements de transformation des aliments, les instruments chirurgicaux et les lieux publics.
« Cette étude innovante fournit non seulement une solution potentielle pour mieux soutenir la biosécurité humaine tout en donnant la priorité à la durabilité environnementale, mais comporte également des implications importantes pour le développement de désinfectants verts et d'autres produits industriels verts en exploitant la nature légèrement alcaline de l'eau de mer. Par exemple, les scientifiques peuvent concevoir et développer d'autres produits industriels tels que des pesticides, des produits pharmaceutiques et des produits de soins personnels qui peuvent être rapidement dégradés par hydrolyse dans l'eau de mer qui les reçoit », a expliqué le professeur Zhang.
Leurs résultats ont été publiés dans la revue multidisciplinaire de premier ordre Nature CommunicationsL'équipe de recherche comprenait le Dr HAN Jiarui, actuellement professeur adjoint de recherche à HKUST, et le Dr LI Wanxin, actuellement professeur adjoint à l'université Xi'an Jiaotong-Liverpool. Ils sont tous deux titulaires d'un doctorat du département de génie civil et environnemental de HKUST et étaient boursiers postdoctoraux dans le groupe du professeur Zhang pendant l'étude.
À l’avenir, le professeur Zhang prévoit d’explorer les relations entre l’efficacité de la désinfection et la dégradabilité des halophénols avec leurs empreintes moléculaires grâce à l’apprentissage automatique. Il espère que les recherches futures permettront de mieux comprendre le développement de désinfectants optimaux.
