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La lyophilisation a été découverte en 1906 au laboratoire de biophysique du Collège de France à Paris. Arsène d'Arsonval et son préparateur F. Bordas ont montré que les chimistes pouvaient provoquer, par sublimation, la dessiccation d'un produit préalablement surgelé. Cette cryodessiccation, le nom ancien de la lyophilisation, a par la suite été étendue à d'autres solvants sublimés, comme par exemple des alcools. Un groupe de chercheurs états-uniens vient de s'en servir pour fabriquer un aérogel à base de cellulose.
Il s'agit d'un nouvel avataravatar d'une famille de matériaux dont le premier exemple a été synthétisé en 1931 par l'ingénieur chimiste Steven Kistler. En général, les aérogels se présentent comme une sorte de moussemousse solide très poreuse avec un réseau de cavités de tailles nanométriques . On sait en effet en fabriquer avec différentes compositions chimiques, à base d'oxyde d'étainétain, de chromechrome et même à partir du carbonecarbone et de l'aluminealumine. Un aérogel est devenu célèbre il y a quelques années car il a été utilisé pour capturer et ramener sur Terre des poussières de la comète Wild 2.
L'aérogel organique que l'on voit dans cette vidéo est constitué d'air à plus de 99 %. Il n'absorbe pas l'eau (water) mais il en est tout autrement pour l'essence (gazoline). © Wisconsin Institute for Discovery
L'aérogel, que l'on appelle parfois le « brouillardbrouillard de San Francisco » ou la « fumée gelée » parce qu'il est souvent composé à 99,8 % d'airair et d'une densité de 3 mg/cm3, présente une structure poreuse en fait assez commune dans la nature. On la retrouve dans les cellules, les os, les polymèrespolymères, les phospholipidesphospholipides et aussi en géologiegéologie, dans le cas des transferts d'eau et de pétrolepétrole au sein des roches. C'est probablement avec ces constatations en tête que les scientifiques de l'University of Wisconsin-Madison ont cherché à en fabriquer un pouvant servir à dépolluer de l'eau contaminée par des produits pétroliers et des métauxmétaux lourds.
Un aérogel à base de nanocellulose
Le résultat de leurs travaux vient d'être exposé dans un article de Journal of Materials Chemistry A. Les chimistes y expliquent qu'ils ont utilisé des nanofibrilles de cellulosecellulose ainsi qu'un autre polymère écologique. Rappelons que la cellulose est elle-même un polymère naturel et c'est le plus disponible sur la planète. L'aérogel qu'ils ont obtenu par lyophilisation ne requiert pas de solvants organiques polluants. Il a ensuite été traité avec du silane, un composé de formule SiH4, analogue structurel silicié du méthane.
Le produit obtenu peut absorber différents solvants organiques jusqu'à 100 fois son poids tout en restant hydrophobehydrophobe. Il absorbe aussi facilement les ionsions métalliques. Très flexible, il peut donc être utilisé pour lutter contre divers types de pollutions en jetant dans de l'eau des blocs d'aérogel. Une fois ces polluants absorbés, par exemple du gazole, il suffit de les retirer et de les presser comme des éponges pour récupérer les produits. Bien que sa capacité d'absorptionabsorption diminue après chaque utilisation, il peut être réutilisé pour un couple de cycles.
