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De nouvelles mousses gélifiées pour la décontamination de surfaces

Pour se laver les mains, le plus simple est d’utiliser de l’eau et du savon. Pour décontaminer des surfaces polluées comme par exemple celles des installations nucléaires, on peut utiliser des mousses aqueuses à base de tensioactifs. Malheureusement, ces mousses sont souvent fragiles et instables. Des équipes du laboratoire Sciences et ingénierie de la matière molle (CNRS / UPMC / ESPCI) et de Saint Gobain viennent de mettre au point un nouveau procédé de fabrication de mousses gélifiées à base de polymères particulièrement stables. Ces résultats sont parus dans la revue Soft Matter.

Dans de nombreuses applications comme le nettoyage d’installations nucléaires, il est nécessaire de décontaminer des surfaces avec le moins de liquide possible pour limiter ensuite le volume des déchets à traiter. Les mousses aqueuses composées d’eau et de tensioactifs sont à priori de bonnes candidates pour ces traitements puisqu’elles contiennent un tensioactif à fort pouvoir détergent, beaucoup d’air et très peu d’eau. Malheureusement, une fois étalées sur une surface, ces mousses sont fragiles et ont donc une durée de vie limitée. De plus, l’absorption d’un liquide tend à les fragiliser davantage.

Dans ce contexte, les équipes ont mis au point un nouveau procédé de fabrication de mousses particulièrement stables, composées d’un gel de polymère très visqueux.

mousses

Mousse gélifiée mise en contact avec un liquide coloré et adsorption du liquide.

© Cécile Monteux

Pour cela, les chercheurs ont utilisé un polymère susceptible de former un gel grâce à l’ajout d’une molécule de réticulant(*) qui induit des liaisons réversibles entre les polymères, créant ainsi un réseau gélifié de chaines.

Réseau gélifié de chaînes de polymères

© Rémi Deleurence

C’est la réversibilité des liens entre les chaînes qui permet de manipuler et de mettre en forme le gel facilement. Cependant, ce gel étant très visqueux, il est difficile de le transformer en mousse. Pour contourner cette difficulté, les équipes ont mis au point un nouveau procédé de moussage en deux étapes : ils font d’abord mousser le polymère sans introduire la molécule de réticulant, cette dernière étant ajoutée uniquement une fois la mousse formée afin de la gélifier.

Ils ont ainsi constaté que les mousses gélifiées sont très stables pendant plusieurs semaines. Une fois en contact avec un liquide déposé sur une surface, elles peuvent l’absorber très rapidement sans se fragiliser. Il est ensuite très facile de les sécher, soit pour stocker les déchets qu’elles ont absorbé, soit pour les retraiter.

mousses sèches

© Rémi Deleurence

(*) En chimie des polymères, la réticulation correspond à la formation d'un ou de plusieurs réseaux tridimensionnels, par voie chimique ou physique. Des liaisons entre les chaînes macromoléculaires sont ainsi créées.

Référence

R. Deleurence, T. Saison, F. Lequeux & C. Monteux
Time scales for drainage and imbibition in gellified foams; application to decontamination processes
Soft Matter 28 juillet 2015
DOI: 10.1039/c5sm01158b

Contact chercheur

Cécile Monteux, Sciences et ingénierie de la matière molle – Paris
Courriel : cecile.monteux@espci.fr
T 01 40 79 47 45

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken