Le «papier» filtre fabriqué à partir de nanofils d'oxyde de titane est capable de piéger les pathogènes et de les détruire avec la lumière. Cette découverte d'un laboratoire de l'EPFL pourrait être mise à profit dans les équipements de protection individuelle, ainsi que dans les systèmes de ventilation et de climatisation.
Dans le cadre des tentatives de réduction de la pandémie de Covid-19, les masques en papier sont de plus en plus rendus obligatoires. Leur efficacité relative n'est plus en cause, mais leur utilisation généralisée présente un certain nombre d'inconvénients. Il s'agit notamment de l'impact environnemental des masques jetables fabriqués à partir de couches de microfibres en plastique polypropylène non tissé. De plus, ils piègent simplement les agents pathogènes au lieu de les détruire. «En milieu hospitalier, ces masques sont placés dans des bacs spéciaux et manipulés de manière appropriée», explique László Forró, responsable du laboratoire de physique des matières complexes de l'EPFL. « Cependant, leur utilisation dans le monde entier – où ils sont jetés dans des poubelles ouvertes et même laissés dans la rue – peut les transformer en nouvelles sources de contamination. »
Les chercheurs du laboratoire de Forró travaillent sur une solution prometteuse à ce problème: une membrane composée de nanofils d'oxyde de titane, d'apparence similaire au papier filtre mais avec des propriétés antibactériennes et antivirales.
Leur matériau fonctionne en utilisant les propriétés photocatalytiques du dioxyde de titane. Lorsqu'elles sont exposées à un rayonnement ultraviolet, les fibres convertissent l'humidité résidente en agents oxydants tels que le peroxyde d'hydrogène, qui ont la capacité de détruire les agents pathogènes. «Puisque notre filtre est exceptionnellement efficace pour absorber l'humidité, il peut piéger les gouttelettes qui transportent des virus et des bactéries», déclare Forró. « Cela crée un environnement favorable pour le processus d'oxydation, qui est déclenché par la lumière. »
Les travaux des chercheurs apparaissent aujourd'hui dans Matériaux fonctionnels avancés, et comprend des expériences qui démontrent la capacité de la membrane à détruire E. coli, la bactérie de référence dans la recherche biomédicale, et les brins d'ADN en quelques secondes. Sur la base de ces résultats, les chercheurs affirment – bien que cela reste à démontrer expérimentalement – que le processus serait également efficace sur un large éventail de virus, y compris le SRAS-CoV-2.
Leur article précise également que la fabrication de telles membranes serait réalisable à grande échelle: les équipements du laboratoire sont à eux seuls capables de produire jusqu'à 200 m2 de papier filtre par semaine, soit assez pour jusqu'à 80 000 masques par mois. De plus, les masques pouvaient être stérilisés et réutilisés mille fois. Cela atténuerait les pénuries et réduirait considérablement la quantité de déchets créés par les masques chirurgicaux jetables. Enfin, le procédé de fabrication, qui consiste à calciner les nanofils de titanite, les rend stables et évite le risque d'inhalation de nanoparticules par l'utilisateur.
Une start-up nommée Swoxid se prépare déjà à sortir la technologie du laboratoire.
Les membranes pourraient également être utilisées dans des applications de traitement de l'air telles que les systèmes de ventilation et de climatisation ainsi que dans les équipements de protection individuelle. «
Endre Horváth, auteur principal de l'article et co-fondateur de Swoxid
La source:
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Référence du journal:
Horváth, E., et coll. (2020) Filtre à air à base de nanofils photocatalytiques: vers des masques de protection réutilisables. Matériaux fonctionnels avancés. doi.org/10.1002/adfm.202004615.
