Des chercheurs réussissent à synthétiser des points quantiques de carbone à partir de déchets de brasserie


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  • Depuis quelques années, la drêche, résidu céréalier des brasseries, est réutilisée dans l’alimentation animale. Désormais, ce matériau pourrait aussi être utilisé dans les nanotechnologies ! L’équipe du professeur Federico Rosei de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) a montré que les déchets de microbrasserie pouvaient être utilisés comme source de carbone pour synthétiser des points quantiques. Les travaux, réalisés en collaboration avec Claudiane Ouellet-Plamondon de l’École de technologie supérieure (ÉTS), ont été publiés dans la revue de la Royal Society of Chemistry Avances RSC.

    Souvent considérés comme des « atomes artificiels », les points quantiques sont utilisés dans la transmission de la lumière. Avec une gamme de propriétés physico-chimiques intéressantes, ce type de nanotechnologie a été utilisé avec succès comme capteur en biomédecine ou comme LED dans les écrans de nouvelle génération. Mais il y a un inconvénient. Les points quantiques actuels sont produits avec des métaux lourds et toxiques comme le cadmium. Le carbone est une alternative intéressante, tant pour sa biocompatibilité que pour son accessibilité.

    Une démarche éco-responsable

    Le choix des déchets de brasserie comme matière première est venu de Daniele Benetti, stagiaire postdoctoral à l’INRS, et d’Aurel Thibaut Nkeumaleu, étudiant à la maîtrise à l’ÉTS qui a mené les travaux. Fondamentalement, ils voulaient réaliser diverses expériences à l’aide de matériaux accessibles. C’est ainsi que les scientifiques en sont venus à collaborer avec les Brasseurs de Montréal pour obtenir leurs résidus de céréales.

    « L’utilisation de drèches met en évidence à la fois une approche éco-responsable de la gestion des déchets et une matière première alternative pour la synthèse de points quantiques de carbone, dans une perspective d’économie circulaire », explique le professeur Rosei.

    L’avantage d’utiliser les déchets de brasserie comme source de points quantiques de carbone est qu’ils sont naturellement enrichis en azote et en phosphore. Cela évite le besoin de produits chimiques purs.

    « Cette recherche a été très amusante et a mis en lumière ce que nous pouvons faire avec les sous-produits de la bière », déclare Claudiane Ouellet-Plamondon, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les matériaux de construction multifonctionnels durables à l’ÉTS. « De plus, l’ÉTS est situé sur le site de l’ancienne brasserie Dow, l’une des principales brasseries du Québec jusqu’aux années 1960. Il y a donc un lien historique et patrimonial à cette œuvre.

    Une méthode accessible

    En plus d’utiliser des matériaux biosourcés, l’équipe de recherche a voulu montrer qu’il était possible de produire des boîtes quantiques de carbone avec des moyens communs. Les scientifiques ont utilisé un four à micro-ondes domestique pour carboniser la drêche, ce qui a donné une poudre noire. Il a ensuite été mélangé avec de l’eau distillée et remis dans le four à micro-ondes. Un passage dans la centrifugeuse et une filtration poussée ont permis d’obtenir les quantum dots. Leur produit fini a pu détecter et quantifier les métaux lourds, ainsi que d’autres contaminants qui affectent la qualité de l’eau, l’environnement et la santé.

    Les prochaines étapes consisteront à caractériser ces points quantiques de carbone issus des déchets de brasserie, au-delà de la preuve de concept. L’équipe de recherche est convaincue que cette nanotechnologie a le potentiel de devenir des capteurs de détection sophistiqués pour diverses solutions aqueuses, même dans des cellules vivantes.

    À propos de l’étude

    L’article « Brewery sold grain based carbon dots for metal sensing », par Aurel Thibaut Nkeumaleu, Daniele Benetti, Imane Haddadou, Michael Di Mare, Claudiane Ouellet-Plamondon et Federico Rosei, a été publié le 14 avril 2022 dans la Royal Society de la revue de chimie RSC Advances. L’étude a été soutenue par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Centre québécois des matériaux avancés (QCAM) et les Chaires de recherche du Canada.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Institut national de la recherche scientifique – INRS. Original écrit par Audrey-Maude Vézina. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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