L'eau de mer : gardien de la mémoire, source d'énergie et détection de polluants

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Un aperçu des travaux de recherche en cours à l’Université McGill
Publié: 21oct.2022
Prélèvement d'échantillons d'eau de mer juste sous la surface d'un herbier marin dans le détroit de Quatsino, en Colombie-Britannique.
Prélèvement d’échantillons d’eau de mer juste sous la surface d’un herbier marin de la baie Quatsino, en Colombie-Britannique. Photo : Mike McDermid

Des bouteilles d’eau de mer permettent d’en savoir plus sur l’habitat des poissons

L’eau de mer contient des traces du passé : il s’agit d’ADN de poissons et d’invertébrés qui y ont nagé récemment. Les scientifiques peuvent utiliser cette information, appelée ADN environnemental ou ADNe, pour suivre les espèces dans l’espace. Des chercheurs comme la professeure mcgilloise Jennifer Sunday et ses collègues du Pacific eDNA Coastal Observatory (PECO) utilisent cette nouvelle approche pour faire le suivi de la biogéographie de la même manière qu’on prévoit la météo. De Juneau, en Alaska, à San Diego, en Californie, en se concentrant sur l’habitat des herbiers marins de cette grande région côtière, les membres du réseau PECO recueillent de l’eau de mer dans des bouteilles pour savoir où les poissons vivent et comment cela change au fil du temps. Avec ces renseignements, les chercheurs évalueront la répartition géographique de centaines de poissons et pourront mieux comprendre comment les espèces vivent ensemble, en tant qu’espèces consommatrices, concurrentes et envahissantes potentielles, dans des environnements différents. Et tout cela grâce à des bouteilles d’eau. « Les réseaux comme PECO pourraient bien marquer le début d’une nouvelle ère dans l’étude de la biodiversité sous-marine. Des groupes de ce genre se forment un peu partout dans le monde », indique Jennifer Sunday, professeure adjointe au Département de biologie.


Pétrole sur l'eau de la marée noire de BP dans le Golfe du Mexique.

Un nouveau système permet la détection en temps réel de polluants dans l’eau

Imaginez si vous pouviez utiliser votre téléphone cellulaire pour suivre en temps réel la propagation de contaminants dans l’eau, que ce soit du pétrole ou même des virus comme celui de la COVID-19. Des chercheurs de l’Université McGill ont mis au point un système d’intelligence artificielle qui rend l’invisible visible grâce à des avancées réalisées dans les domaines des lasers, de l’optique et des technologies mobiles. Cette nouvelle technologie repose sur la télédétection, c’est-à-dire qu’elle recueille des données à distance. De plus, elle pourrait un jour être installée sur des satellites, ce qui permettrait la détection en temps réel de polluants d’une taille d’un nanomètre à un centimètre dans les réseaux d’approvisionnement en eau du monde entier. « Cette information pourrait servir à détecter, à prédire et à empêcher la propagation de contaminants environnementaux et de maladies virales ou autres », explique Parisa Ariya, professeure au Département de chimie et au Département des sciences atmosphériques et océaniques, qui a dirigé l’équipe de chercheurs. « Ce système change la donne : il permettra aux gouvernements, aux entreprises et aux municipalités d’agir rapidement, d’échanger de l’information, et de réduire les dommages causés à l’écosystème et les risques pour la santé publique. »

L’article « Novel Dynamic Technique, Nano-DIHM, for Rapid Detection of Oil, Heavy Metals, and Biological Spills in Aquatic Systems », par Ryan Hall et coll., a été publié dans Analytical Chemistry.


An electrode in the form of a sponge that successfully separated water from unwanted chemical compounds.
Les chercheurs ont utilisé l'imagerie de contraste aux rayons X au Centre lumineux canadien de l'Université de la Saskatchewan pour confirmer que la structure de l'échafaudage d'oxyde de graphène avec des pores d'oxyde de graphène fermés était capable d'enfermer le catalyseur et de l'empêcher d'être détruit.

Extraction de l'hydrogène de l'eau de mer

En principe, l'eau de mer offre une source idéale d'hydrogène pour une énergie propre. Cependant, dans la pratique, l'électricité utilisée pour extraire l'hydrogène de l'eau de mer produit des sous-produits indésirables qui empoisonnent le catalyseur et arrêtent le processus. En utilisant des feuilles de graphène empilées (feuilles d'atomes de carbone similaires à celles en plomb de crayon, chacune aussi mince qu'un millième de cheveux), une équipe de chercheurs, dirigée par Marta Cerruti, professeure du Département de génie des matériaux à l’Université McGill, a maintenant construit une électrode poreuse, tridimensionnelle, sous la forme d'une éponge qui a réussi à séparer l'eau des composés chimiques indésirables. Le prochain défi sera de transposer le processus à plus grande échelle pour produire en masse les électrodes, qui pourraient également être utilisées pour d'autres réactions où il est important d'empêcher l'interférence de certaines molécules.

L’article « Selective Catalytic Electro-Oxidation of Water with Cobalt Oxide in Ion Impermeable Reduced Graphene Oxide Porous Electrodes », par Gabriele Capilli et coll., a été publié dans ACS nano.


L’Université McGill

Fondée en 1821, l’Université McGill accueille des étudiants, des professeurs et des employés d’exception de partout au Canada et du monde entier. Année après année, elle se classe parmi les meilleures universités du Canada et du monde. Établissement d’enseignement supérieur de renommée mondiale, l’Université McGill exerce ses activités de recherche dans trois campus, 11 facultés et 13 écoles professionnelles; elle compte 300 programmes d’études et au-delà de 39 000 étudiants, dont plus de 10 400 aux cycles supérieurs.

Son adhésion au développement durable ne date pas d’hier : il remonte à des dizaines d’années et se déploie à l’échelle tant locale que planétaire. Comme en témoignent les énoncés de durabilité qu’elle a signés, l’Université souhaite contribuer à façonner un avenir où l’être humain pourra s’épanouir dans le respect de la planète.

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Media Relations, McGill University
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