Israël, Allemagne, USA : nouveau système de membranes pour bloquer les virus dans les eaux municipales
[:fr]Un rapport des Nations Unies montre que la demande mondiale en eau potable d’ici à 2050 devrait croître de 55% par rapport à 2015. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), près de 700 millions de personnes dans le monde n’ont pas accès à un approvisionnement suffisant en eau potable.
La nouvelle approche pour éliminer des virus pathogènes, développée par l’équipe de chercheurs de l’Université israélienne Ben Gourion du Négev (BGU), de l’Université Duisburg-Essen en Allemagne, et de l’Université Urbana-Champaign de l’Illinois (UIUC), va apporter une solution innovante à ce problème.
« C’est une question urgente de santé et de sécurité publique », ont déclaré les chercheurs. « L’élimination insuffisante d’adénovirus humain dans les eaux usées municipales, par exemple, a été détectée comme un contaminant dans les sources d’eau potable américaines, y compris les Grands Lacs et dans le monde« .
« Les adénovirus peuvent causer un large éventail de maladies comme le rhume, la gorge (la pharyngite), la bronchite, la pneumonie, la diarrhée, la conjonctivite, la fièvre, l’inflammation de la vessie ou la cystite, des inflammations de l’estomac et des intestins (gastro-entérite) et des maladies neurologiques », rapporte les centres pour le contrôle et la prévention des maladies.
Le norovirus, qui peut causer des nausées, des vomissements et de la diarrhée, est la cause la plus fréquente de la gastro-entérite virale chez l’homme et est considéré comme étant la deuxième cause de mortalité associée à la gastro-entérinite, selon la BGU.
Dans cette étude, le Prof. Moshe Herzberg du Département de dessalement et de traitement de l’eau de l’Institut Zuckerberg de recherche sur l’eau à la BGU et son groupe ont greffé un revêtement d’hydrogel spécial sur une membrane d’ultrafiltration courante.
L’hydrogel polymère zwitterionique (molécule à charges opposées dans des atomes non adjacents) empêche les virus d’approcher et de passer à travers la membrane. Il contient des charges positives et négatives et améliore l’efficacité en affaiblissant l’accumulation de virus sur la surface du filtre modifié.
Le résultat, selon les scientifiques internationaux, a montré un taux significativement plus élevé d’élimination des virus de l’eau, y compris le norovirus humain et l’adénovirus.
«L’utilisation d’une simple polymérisation par greffe de membranes commercialisées pour rendre l’élimination du virus plus complète est un développement prometteur pour le contrôle de la filtration des agents pathogènes dans la réutilisation de l’eau potable», a déclaré le Prof. Nguyen du Département de génie chimique de l’UIUC.
L’eau potable dans le monde
La nécessité d’une telle technologie augmente rapidement car la demande d’eau potable augmente du fait d’une population croissante, du changement climatique et d’une demande accrue de ressources.
Selon l’équipe de recherche, les méthodes actuelles de membranes de filtration nécessitent une énergie intense pour éliminer de manière adéquate les virus pathogènes sans utiliser de produits chimiques comme le chlore, ce qui peut contaminer l’eau avec des sous-produits de désinfection.
Le projet avait été soutenu par l’Agence de protection de l’environnement des États-Unis et le Programme de coopération en matière de technologie de l’eau germano-israélien, financé par le Ministère de la science et la technologie d’Israël et le Ministère fédéral de l’éducation et de la recherche en Allemagne.
Israël est impliqué dans la recherche de membranes pour le traitement de l’eau depuis de nombreuses années et a une réputation mondiale en matière d’innovations et de développements pour apporter de l’eau potable aux populations dans le monde.
Publication dans la revue Water Research, mars 2017 [:en]The new approach for virus pathogen removal was developed by a team from Ben-Gurion University of the Negev (BGU), University Duisburg-Essen, Germany, and the University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC). “This is an urgent matter of public safety,” the researchers said. “Insufficient removal of human adenovirus in municipal wastewater, for example, has been detected as a contaminant in US drinking-water sources, including the Great Lakes and worldwide.”
Adenoviruses can cause a wide range of illnesses that include the common cold, sore throat (pharyngitis), bronchitis, pneumonia, diarrhea, pink eye (conjunctivitis), fever, bladder inflammation or infection (cystitis), inflammation of the stomach and intestines (gastroenteritis), and neurological disease, reports the Centers for Disease Control and Prevention.
Norovirus, which can cause nausea, vomiting and diarrhea, is the most common cause of viral gastroenteritis in humans, and is estimated to be the second leading cause of gastroenteritis-associated mortality, according to BGU.
In the study, which was published in the March edition of the journal Water Research, Prof. Moshe Herzberg of the Department of Desalination and Water Treatment in the Zuckerberg Institute for Water Research at BGU and his group grafted a special hydrogel coating onto a commercial ultrafiltration membrane.
The “zwitterionic polymer hydrogel” repels the viruses from approaching and passing through the membrane. It contains both positive and negative charges and improves efficiency by weakening virus accumulation on the modified filter surface.
The result, the international scientists report, was a significantly higher rate of removal of waterborne viruses, including the human norovirus and adenovirus.
“Utilizing a simple graft-polymerization of commercialized membranes to make virus removal more comprehensive is a promising development for controlling filtration of pathogens in potable water reuse,” said Prof. Nguyen of UIUC’s Department of Chemical Engineering.
World’s drinking water
The need for such technology is growing rapidly, as the demand for drinking water rises thanks to a growing population, climate change, and higher demand for resources. A United Nations report shows that global water demand by 2050 is projected to have increased 55 percent from 2015.
And a World Health Organization (WHO) report shows that nearly 700 million people worldwide do not have access to adequate drinking water supplies.
According to the research team, current membrane filtration methods require intensive energy to adequately remove pathogenic viruses without using chemicals like chlorine, which can contaminate the water with disinfection byproducts.
The project was supported by the US Environmental Protection Agency and the German-Israeli Water Technology Cooperation Program, which is funded by the Ministry of Science & Technology of Israel and the Federal Ministry of Education and Research of Germany.
Israel has been involved in research into membranes for water treatment for many years, and has a worldwide reputation for its innovations and developments to bring potable water to the world’s thirsty.
Publication in Water Research, March 2017[:]
