Filtrage de l'eau contaminée avec des filtres utilisant de simples branches d'arbres !
Le Groupe MIT a démontré que le xylème dans l'aubier peut filtrer les bactéries de l'eau contaminée.
Si vous êtes en panne d'eau potable lors d'un voyage en camping au bord du lac, il y a une solution simple : couper une branche de l'arbre le plus proche, décoller l'écorce, et verser lentement l'eau du lac à travers le bâton.
Le filtre improvisé devrait pièger les bactéries et produire de l'eau non contaminée propre.
En fait, une équipe du MIT a découvert que ce système de filtration à faible technologie peut produire jusqu'à quatre litres d'eau potable par jour - assez pour étancher la soif d'une personne.
Dans un article publié dans la revue PLoS ONE, les chercheurs montrent que un petit morceau de l'aubier peut filtrer plus de 99 % de la bactérie E. coli de l'eau.
Les pores dans l'aubier constituées de xylème permettent le transport de la sève sur de très grandes longueurs comme chez les arbres, tout en bloquant la plupart des types de bactéries.
Le Co-auteur Rohit Karnik, un professeur agrégé de génie mécanique au MIT, dit que l'aubier avec son faible coût est une solution prometteuse et efficace pour la filtration de l'eau, en particulier pour les communautés rurales où les systèmes de filtration avancés ne sont pas facilement accessibles.
Les chercheurs ont conçu un filtre simple en enlevant l'écorce d'une petite section de pin blanc, puis en l'insérant et en le fixant dans un tube en plastique nylon transparent (achetable dans les magasins de bricolage).
"Les membranes de filtration d'aujourd'hui ont des pores nanométriques qui ne sont pas quelque chose que vous pouvez fabriquer chez vous très facilement", dit Karnik. "L'idée ici est que nous n'avons pas besoin de fabriquer une membrane, car c'est facilement disponible. Vous pouvez simplement prendre un morceau de bois et faire un filtre".
Utiliser les propriétés naturelles des vaisseaux !
Le bois est composé de xylème, tissu poreux qui conduit la sève des racines d'un arbre à sa couronne grâce à un système de vaisseaux et de pores.
Chaque paroi de la cuve est parsemée de minuscules pores appelées membranes à ponctuations, à travers lesquels la sève joue à la marelle, sautant d'un vaisseau à l'autre, sur toute la longueur de l'arbre.
Les pores limitent également la cavitation, un processus par lequel des bulles d'air peuvent croître et se propager dans le xylème, finissant par tuer un arbre en stoppant la sève.
Les minuscules pores de la xylème sont des pièges à bulles, les empêchant de se propager dans le bois.
"Les plantes ont dû trouver une façon de filtrer les bulles mais permettre un écoulement facile de sève", observe Karnik. "C'est le même problème avec filtration de l'eau où nous voulons filtrer les microbes, mais de maintenir un débit élevé. Donc, c'est une belle coïncidence que les problèmes soient similaires ".
Une expérience avec du colorant rouge !
Pour étudier le potentiel de filtrage d'eau de l'aubier, les chercheurs ont recueilli des branches de pin blanc et dépouillé de l'écorce externe.
Ils ont coupé de petites sections de mesure aubier d'environ 3 cm de long et un demi-pouce de large, et montés chacun dans un tube en plastique, scellés avec de l'époxy et fixés avec des colliers.
Avant l'expérimentation de l'eau contaminée, le groupe a utilisé de l'eau mélangée avec des particules d'encre rouge de 70 à 500 nanomètres de diamètre.
Après que tout le liquide soit passé à travers, les chercheurs ont tranché l'aubier en deux sur la longueur, et a observé que beaucoup de colorant rouge a été retenue dans les premières couches du bois, tandis que l'eau filtrée était claire.
Cette expérience a montré que l'aubier peut filtrer naturellement des particules supérieures à environ 70 nanomètres.
Toutefois, dans une autre expérience, l'équipe a constaté que l'aubier était incapable de séparer des particules de 20 nanomètres de l'eau, ce qui suggère qu'il existe une limite à la taille des particules que l'aubier de conifères peut filtrer.
Chercher les meilleurs bois pour la filtration !
Enfin, l'équipe a trouvé que les bactéries E. coli d'eau contaminée sont inactivées en passant à travers le filtre de bois.
Quand ils ont examiné le xylème sous un microscope à fluorescence, ils ont vu que les bactéries avaient été accumulées autour membranes de ponctuations dans les premiers millimètres du bois.
En comptant les cellules bactériennes dans l'eau filtrée, les chercheurs ont constaté que l'aubier était en mesure d'arrêter plus de 99% de E. coli de l'eau.
Karnik dit que probablement les aubiers peuvent filtrer la plupart des types de bactéries, dont les plus petites mesurent environ 200 nanomètres.
Cependant, ces filtres peuvent probablement pas piéger la plupart des virus, qui sont de trop petites en taille.
Karnik dit que son groupe prévoit maintenant d'évaluer le potentiel de filtrage d'autres types de aubier.
En général, les arbres en fleurs ont des pores plus petits que les conifères, ce qui suggère qu'ils pourraient être en mesure de filtrer les particules encore plus petites.
Toutefois, les vaisseaux dans les arbres à fleurs ont tendance à être beaucoup plus long, ce qui peut être moins pratique pour la conception d'un filtre à eau compact.
Les concepteurs intéressés par l'utilisation aubier comme un matériau de filtrage devront également trouver des moyens de garder le bois humide ou à le sécher tout en conservant la fonction de xylème.
Dans d'autres expériences avec de l'aubier séché, Karnik a constaté que l'eau soit ne coule pas bien par ou s'écoule par les fissures, mais dans ces cas il ne filtre pas les contaminants.
"Il y a une forte variation entre les plantes", explique Karnik. "Il pourrait y avoir de bien meilleures plantes là-bas qui sont appropriés pour ce processus. Idéalement, un filtre serait une fine tranche de bois que vous pouvez utiliser pendant quelques jours, puis la jeter et la remplacer à un coût quasi nul.Ce sont des ordres de grandeur beaucoup moins cher que les membranes haut de gamme sur le marché aujourd'hui."
Alors que les pores de l'aubier sont trop gros pour filtrer les sels, Saurya Prakash, un professeur adjoint de génie mécanique à l'Université Ohio State, dit la conception pourrait être utile dans certaines parties du monde où les gens puisent de l'eau de surface, qui peut être polluée par la poussière et des particules de végétaux en décomposition et de la matière animale.
La plupart de ces détritus, Prakash dit, pourrait facilement être filtrés par ce système.
"Le xylème agit comme un filtre naturel, semblable à une membrane artificielle", explique Prakash, qui n'était pas impliqué dans la recherche. "L'étude par le groupe Karnik montre que l'utilisation de matériaux naturels abondants pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de filtres à eau qui sont potentiellement disponible à faible coût."
Cette recherche a été financée par le Fonds Jr. James H. Ferry pour l'innovation dans la recherche en éducation.
Sources
MIT Nouvelles Bureau
BeforeItsNews
http://www.shiftfrequency.com/jennifer-chu-bacteria-removed-from-water-with-simple-pine-tree-filter-say-mit-researchers/
Le Groupe MIT a démontré que le xylème dans l'aubier peut filtrer les bactéries de l'eau contaminée.
Si vous êtes en panne d'eau potable lors d'un voyage en camping au bord du lac, il y a une solution simple : couper une branche de l'arbre le plus proche, décoller l'écorce, et verser lentement l'eau du lac à travers le bâton.
Le filtre improvisé devrait pièger les bactéries et produire de l'eau non contaminée propre.
En fait, une équipe du MIT a découvert que ce système de filtration à faible technologie peut produire jusqu'à quatre litres d'eau potable par jour - assez pour étancher la soif d'une personne.
Dans un article publié dans la revue PLoS ONE, les chercheurs montrent que un petit morceau de l'aubier peut filtrer plus de 99 % de la bactérie E. coli de l'eau.
Les pores dans l'aubier constituées de xylème permettent le transport de la sève sur de très grandes longueurs comme chez les arbres, tout en bloquant la plupart des types de bactéries.
Le Co-auteur Rohit Karnik, un professeur agrégé de génie mécanique au MIT, dit que l'aubier avec son faible coût est une solution prometteuse et efficace pour la filtration de l'eau, en particulier pour les communautés rurales où les systèmes de filtration avancés ne sont pas facilement accessibles.
Les chercheurs ont conçu un filtre simple en enlevant l'écorce d'une petite section de pin blanc, puis en l'insérant et en le fixant dans un tube en plastique nylon transparent (achetable dans les magasins de bricolage).
"Les membranes de filtration d'aujourd'hui ont des pores nanométriques qui ne sont pas quelque chose que vous pouvez fabriquer chez vous très facilement", dit Karnik. "L'idée ici est que nous n'avons pas besoin de fabriquer une membrane, car c'est facilement disponible. Vous pouvez simplement prendre un morceau de bois et faire un filtre".
Utiliser les propriétés naturelles des vaisseaux !
Le bois est composé de xylème, tissu poreux qui conduit la sève des racines d'un arbre à sa couronne grâce à un système de vaisseaux et de pores.
Chaque paroi de la cuve est parsemée de minuscules pores appelées membranes à ponctuations, à travers lesquels la sève joue à la marelle, sautant d'un vaisseau à l'autre, sur toute la longueur de l'arbre.
Les pores limitent également la cavitation, un processus par lequel des bulles d'air peuvent croître et se propager dans le xylème, finissant par tuer un arbre en stoppant la sève.
Les minuscules pores de la xylème sont des pièges à bulles, les empêchant de se propager dans le bois.
Une expérience avec du colorant rouge !
Pour étudier le potentiel de filtrage d'eau de l'aubier, les chercheurs ont recueilli des branches de pin blanc et dépouillé de l'écorce externe.
Ils ont coupé de petites sections de mesure aubier d'environ 3 cm de long et un demi-pouce de large, et montés chacun dans un tube en plastique, scellés avec de l'époxy et fixés avec des colliers.
Avant l'expérimentation de l'eau contaminée, le groupe a utilisé de l'eau mélangée avec des particules d'encre rouge de 70 à 500 nanomètres de diamètre.
Après que tout le liquide soit passé à travers, les chercheurs ont tranché l'aubier en deux sur la longueur, et a observé que beaucoup de colorant rouge a été retenue dans les premières couches du bois, tandis que l'eau filtrée était claire.
Cette expérience a montré que l'aubier peut filtrer naturellement des particules supérieures à environ 70 nanomètres.
Toutefois, dans une autre expérience, l'équipe a constaté que l'aubier était incapable de séparer des particules de 20 nanomètres de l'eau, ce qui suggère qu'il existe une limite à la taille des particules que l'aubier de conifères peut filtrer.
Chercher les meilleurs bois pour la filtration !
Enfin, l'équipe a trouvé que les bactéries E. coli d'eau contaminée sont inactivées en passant à travers le filtre de bois.
Quand ils ont examiné le xylème sous un microscope à fluorescence, ils ont vu que les bactéries avaient été accumulées autour membranes de ponctuations dans les premiers millimètres du bois.
En comptant les cellules bactériennes dans l'eau filtrée, les chercheurs ont constaté que l'aubier était en mesure d'arrêter plus de 99% de E. coli de l'eau.
Karnik dit que probablement les aubiers peuvent filtrer la plupart des types de bactéries, dont les plus petites mesurent environ 200 nanomètres.
Cependant, ces filtres peuvent probablement pas piéger la plupart des virus, qui sont de trop petites en taille.
Karnik dit que son groupe prévoit maintenant d'évaluer le potentiel de filtrage d'autres types de aubier.
En général, les arbres en fleurs ont des pores plus petits que les conifères, ce qui suggère qu'ils pourraient être en mesure de filtrer les particules encore plus petites.
Toutefois, les vaisseaux dans les arbres à fleurs ont tendance à être beaucoup plus long, ce qui peut être moins pratique pour la conception d'un filtre à eau compact.
Les concepteurs intéressés par l'utilisation aubier comme un matériau de filtrage devront également trouver des moyens de garder le bois humide ou à le sécher tout en conservant la fonction de xylème.
Dans d'autres expériences avec de l'aubier séché, Karnik a constaté que l'eau soit ne coule pas bien par ou s'écoule par les fissures, mais dans ces cas il ne filtre pas les contaminants.
"Il y a une forte variation entre les plantes", explique Karnik. "Il pourrait y avoir de bien meilleures plantes là-bas qui sont appropriés pour ce processus. Idéalement, un filtre serait une fine tranche de bois que vous pouvez utiliser pendant quelques jours, puis la jeter et la remplacer à un coût quasi nul.Ce sont des ordres de grandeur beaucoup moins cher que les membranes haut de gamme sur le marché aujourd'hui."
Alors que les pores de l'aubier sont trop gros pour filtrer les sels, Saurya Prakash, un professeur adjoint de génie mécanique à l'Université Ohio State, dit la conception pourrait être utile dans certaines parties du monde où les gens puisent de l'eau de surface, qui peut être polluée par la poussière et des particules de végétaux en décomposition et de la matière animale.
La plupart de ces détritus, Prakash dit, pourrait facilement être filtrés par ce système.
"Le xylème agit comme un filtre naturel, semblable à une membrane artificielle", explique Prakash, qui n'était pas impliqué dans la recherche. "L'étude par le groupe Karnik montre que l'utilisation de matériaux naturels abondants pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de filtres à eau qui sont potentiellement disponible à faible coût."
Cette recherche a été financée par le Fonds Jr. James H. Ferry pour l'innovation dans la recherche en éducation.
Sources
MIT Nouvelles Bureau
BeforeItsNews
http://www.shiftfrequency.com/jennifer-chu-bacteria-removed-from-water-with-simple-pine-tree-filter-say-mit-researchers/
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