News environnement : avril 2014

Nanostructure + énergie solaire = dépollution de l’eau ?

Dans un contexte d’épuisement des ressources naturelles, l’énergie solaire nourrit de grandes ambitions auprès d’une communauté scientifique en quête d’énergies alternatives.

La récente collaboration entre les chercheurs de l’Université de Lettonie (Institut de physique des solides) et de l’Université Technique de Riga (Institut des matériaux silicatés et Institut de physique technique) a débouché sur la fabrication d’un revêtement nanocristallin, avec les qualités suivantes : excellente capacité d’absorption de la lumière, très bonne conductivité électrique et faible coût de production.

Pour fabriquer ce revêtement aux propriétés attrayantes, les chercheurs détaillent leur méthode, qu’ils divisent en deux étapes. D’abord, un procédé sol-gel permet de produire, à partir de plusieurs matériaux bruts, une nanostructure riche en particules d’oxyde de zinc (ZnO). Ces particules permettront une absorption élevée de la lumière. La deuxième partie de la méthode consiste à appliquer une radiation laser à la nanostructure, pour améliorer ses propriétés de conductivité. Cette étape est cruciale, car elle diminue significativement la résistance électrique de la nanostructure, ou de manière équivalente augmente sa conductivité électrique.  La nanostructure obtenue offre, selon les chercheurs, plusieurs applications industrielles.

D’abord, sa capacité d’absorption de la lumière la rend très efficace au sein de cellules photovoltaïques pour produire de l’électricité. Outre la production d’énergie, elle peut également être un excellent moyen d’éliminer la pollution. Par exemple, si la nanostructure est immergée dans des eaux usagées, la phase d’absorption de lumière par la nanostructure s’accompagne d’une oxydation, phénomène connu sous le nom de photocatalyse, contribuant au nettoyage de l’eau.

Peu gourmand en énergie, ce procédé permettrait de décontaminer les eaux issues des industries alimentaires ou textiles à moindre coût. Enfin, de telles nanostructures interviennent dans la fabrication de plusieurs composants électroniques : diodes, puces et transistors.  Cette découverte s’inscrit dans le projet « Technologie sol-gel et laser pour former des nanostructures », financé par le fond de développement régional européen, et a d’ores et déjà été l’objet de trois brevets européens et de onze publications dans des journaux scientifiques internationaux.

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Toxicité & biodiversité : relations déchiffrées par des chercheurs belges

Des chercheurs des universités de Namur et de Gand ont mis au point le premier modèle capable de prédire l’impact des produits chimiques sur la biodiversité aquatique. Leurs travaux mettent également en évidence qu’au sein d’une même espèce, les individus réagissent différemment aux produits toxiques, et ce davantage qu’on le pensait jusqu’à présent. Une variable qui est prise en compte par leur nouveau modèle. Ces résultats de recherche viennent d’être publiés dans la prestigieuse revue ‘Ecology Letters’.

Jusqu’à présent, il était impossible de prédire la relation entre la toxicité chimique et la diversité des communautés aquatiques, ce qui rendait difficile une conservation environnementale efficace.  En collaboration avec un consortium international, l’Unité de recherche en biologie environnementale et évolutive de l’Université de Namur (Frédérik De Laender) et le Laboratoire de toxicologie de l’environnement de l’Université de Gand ont développé la première théorie qui permet de prédire la biodiversité en fonction de gradients de stress toxique.

En combinant cette théorie aux données des écosystèmes pollués, les chercheurs ont également démontré que la variabilité de la tolérance de toxicité est cinq à dix fois plus élevée entre des individus de la même espèce qu’entre individus de différentes espèces. C’est d’ailleurs cette variabilité au sein d’une même espèce qui permet d’assurer la pérennité de celle-ci en cas de forte pollution chimique. Prendre en compte cette variable a permis d’affiner le modèle des chercheurs.  Ce nouveau modèle pourrait servir la législation environnementale qui règlemente la production et l’utilisation de produits chimiques afin de protéger la diversité de nos eaux de surface.

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L’étude de la glace des rivières met en évidence de nouveaux éléments dans la fonte de l’Arctique

Une nouvelle étude menée par le Prof. Lance Lesack, un géographe de l’Université Simon Fraser et de la Faculté en Environnement, montre l’existence de changements inattendus liés au réchauffement climatique dans la rupture importante de glace de la Mackenzie River. Cette découverte pourrait aider à résoudre le casse-tête complexe qui sous-tend la raison pour laquelle la glace de l’Arctique est en train de disparaître plus rapidement que prévu. Publiée récemment dans Geophysical Research Letters, l’étude implique des co-auteurs de l’Université Wilfrid Laurier, de l’Université d’Alberta et de l’Université Memorial.

Son objectif était de comprendre comment le réchauffement des températures mondiales et l’intensification du cycle hydrologique de l’Arctique associés pouvaient être le moteur de l’augmentation des rejets d’eau et de la fonte plus rapide dans les grandes rivières de l’Arctique. Mais les chercheurs ont découvert un phénomène inattendu, alors qu’ils essayaient de comprendre pourquoi la fonte annuelle de glace de la rivière Mackenzie a été réduite, alors même que son évacuation d’eau n’augmentait pas.

Des printemps légèrement plus chauds associés à une baisse non prévue des chutes de neige – plutôt que des hivers plus chauds comme on le pensait – peuvent mener à une fonte des glaces dans les rivières de l’Arctique plus tôt que prévu. La Mackenzie River illustre ce phénomène inattendu. Les chercheurs ont découvert cela en accédant à des documents datant de 1958 relatifs aux niveaux d’eau de la rivière, aux épaisseurs de neige, aux températures de l’air et aux périodes de dégel.

Cette constatation est importante, compte tenu du fait que la neige de l’Arctique et les systèmes impliquant la glace sont des composantes importantes du système climatique qui affectent la capacité de la Terre à réfléchir le rayonnement solaire. « Le fait surprenant dans notre découverte est que les températures printanières, la période où se produit la fonte de la glace de la rivière, s’étaient réchauffées de 3,2 degrés Celsius. Pourtant, ce petit changement a été responsable de plus de 80 pour cent de la variation dans les ruptures précoces de la glace, alors que les températures hivernales s’étaient réchauffées de 5,3 degrés mais donnaient peu d’explication sur cette variation », explique le Prof. Lesack.

« C’est une réponse forte à la fonte des glaces pour un degré relativement modeste de réchauffement, mais une enquête plus approfondie a montré qu’à la fin de l’hiver, les épaisseurs de neige avaient également diminué d’un tiers au cours de cette période. Des hauteurs de neige plus faibles signifient qu’il faut moins d’énergie solaire pour permettre la fonte « .  Le Prof. Lesack espère que les résultats de cette étude vont inciter les organismes gouvernementaux canadiens à reconsidérer leurs mouvements vers la réduction ou l’élimination des programmes de surveillance au sol qui mesurent les variables environnementales importantes.

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