Transformer l'eau en désinfectant écolo

Seuls quelques éléments constituent le cœur de ce réacteur portable: un support, deux électrodes, un diélectrique intermédiaire et un récipient en verre. Ce réacteur compact se glisse facilement dans un sac à dos, prêt à être utilisé n'importe où, dans n'importe quel laboratoire. Pour que la magie opère, il suffit d'un peu d'eau et d'une prise électrique. Branchez le réacteur, attendez dix minutes et l'eau ordinaire devient un puissant désinfectant, particulièrement efficace contre l'E. coli, un microbe très courant qui réside dans nos intestins. C'est si simple qu'on pourrait déjà l'imaginer dans toutes les cuisines: "L'eau activée par plasma pourrait être utilisée pour la désinfection des surfaces et des sols, ainsi que la stérilisation des ustensiles, et même pour le nettoyage du linge", explique Rita Agus, soulignant le potentiel de l'eau activée par plasma pour les applications domestiques.

Plasma à basse température, hautement efficace
Sous la direction d'Ivo Furno, professeur adjoint au Swiss Plasma Center, Rita Agus et ses collègues ont consacré une année d'efforts, avec l'aide de divers techniciens, à la fabrication du premier réacteur portable à eau activée par plasma au monde. Mais qu'est-ce que l'eau activée par plasma, appelée aussi "PAW" selon l'abréviation en lange anglaise, et comment fonctionne-t-elle?

"L'eau activée par plasma est générée par l'exposition à un plasma de basse température, où le gaz de fonctionnement demeure à température ambiante, explique Rita Agus. Dans l'air à pression atmosphérique, ce plasma - le quatrième état de la matière, où les électrons se détachent de leurs atomes - engendre des espèces réactives d'oxygène et d'azote. Ces composés chimiques hautement réactifs se diffusent dans l'eau, altérant ses propriétés et sa composition pour donner naissance à l’eau activée par plasma. Cette dernière, intrinsèquement réactive, agit comme un vecteur pour transporter les espèces réactives vers des applications spécifiques." En d'autres termes, ce processus confère à l'eau de puissantes propriétés antimicrobiennes, ce qui en fait un outil efficace de stérilisation et de désinfection.

Par rapport aux méthodes chimiques, l’eau activée par plasma est plus économique et plus sûre

L'attrait de cette solution réside dans sa simplicité et sa polyvalence. Contrairement aux désinfectants classiques contenant des produits chimiques agressifs, le PAW offre une alternative naturelle et respectueuse de l'environnement. Rita Agus affirme que, contrairement aux autoclaves, l’eau activée par plasma nettoie efficacement les matériaux sensibles à la chaleur et les aliments avec moins d'énergie grise. De plus, elle est rentable, car elle ne nécessite qu'un équipement de base, de l'eau et de l'électricité. Par rapport aux méthodes chimiques utilisant le chlore et le formaldéhyde, l’eau activée par plasma est aussi plus économique et plus sûre, car elle ne nécessite pas d'équipement spécial pour manipuler des produits chimiques dangereux.

Sélectivité du plasma
Grâce à son fort potentiel d'innovation, cette eau aux propriétés désinfectantes a fait l'objet d'une attention particulière de la part des chercheurs au cours de la dernière décennie. Bien que de nombreux progrès aient déjà été accomplis, plusieurs défis se dressent encore sur la voie de l'adoption et de la commercialisation à grande échelle des technologies basées sur l’eau activée par plasma. L'un d'entre eux est la "sélectivité du plasma", c'est-à-dire la capacité de cette eau transformée à cibler les bactéries et les micro-organismes tout en préservant les cellules et les milieux environnants : "à mon avis, l'établissement de la sélectivité du plasma est crucial pour l'utilisation sûre et efficace des eaux activées par plasma dans divers domaines tels que les soins de santé, la transformation des aliments et l'assainissement, et ouvrirait d'immenses possibilités pour cette technologie", analyse Rita Agus. Par conséquent, les efforts de recherche visant à comprendre les mécanismes sous-jacents de la sélectivité du plasma et à identifier les conditions de fonctionnement optimales sont essentiels pour faire progresser cette innovation.

Recirculation de l'eau
Les recherches menées par Rita Agus et ses collègues vont justement dans ce sens. Leur réacteur portable permet de produire différentes compositions d'eau activée par plasma en ajustant certains paramètres tels que l'emploi ou non de la recirculation de l'eau ou encore la durée d'exposition de l'eau au plasma. Ces variables impactent l'efficacité des propriétés antimicrobiennes des PAW. Nous savons par exemple qu'une exposition prolongée renforce leur puissance, et Rita Agus a démontré que la recirculation de l'eau augmente également considérablement l'effet antibactérien.

L’eau activée par plasma pourrait servir d'approche alternative ou complémentaire aux antibiotiques

Outre ses avantages en matière d'hygiène, l’eau activée par plasma s'est également révélée être un outil puissant dans la lutte contre les microbes nuisibles. "Certains chercheurs affirment qu'il est peu probable que les bactéries résistent au PAW en raison de son action sur des cibles multiples. De plus, des preuves expérimentales confirment l'efficacité de cette solution contre les bactéries multirésistantes. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer que le PAW peut prévenir le développement de la résistance bactérienne. En outre, l’eau activée par plasma pourrait servir d'approche alternative ou complémentaire aux antibiotiques, par exemple pour le traitement topique des plaies infectées par des bactéries résistantes aux médicaments", conclut Rita Agus.

Des recherches plus approfondies sur le mécanisme d'inactivation des bactéries sont nécessaires pour évaluer le potentiel des technologies sûres basées sur le plasma à réduire le développement de la résistance ou de la persistance. Bien qu'il reste des défis à relever, notamment pour comprendre la sélectivité du plasma et optimiser les conditions d'utilisation, le potentiel de cette innovation dans la lutte contre la résistance microbienne et l'amélioration des pratiques d'hygiène est indéniable.

*PAW: Plasma activated water

Bio express

Ce voyage dans les applications du bio-plasma est marqué par une croissance et une découverte continue

"Je viens de Villagrande Strisaili, une petite ville de Sardaigne. Enfant, je rêvais de devenir scientifique, même si je n'avais aucune idée de ce que cela signifiait. Cependant, à la fin de mes études secondaires, j'ai choisi l'ingénierie plutôt que la physique, car je pensais à tort que des études de physique me conduiraient exclusivement à la recherche, que je croyais hors de ma portée.

Mon parcours scolaire m'a conduit à Turin, où j'ai obtenu une licence en ingénierie énergétique à l'école polytechnique. Au cours de cette période, j'ai découvert la physique des réacteurs à fission et je l'ai trouvée si fascinante que j'ai poursuivi avec un master en ingénierie nucléaire.

C'est pour mon mémoire de maîtrise que je suis venu pour la première fois au Swiss Plasma Center. Pendant mon séjour, j'ai découvert le thème des applications bio-plasma et l'interaction unique entre l'eau et le plasma à basse température pour la production d'eau activée par le plasma. Après cela, je ne me voyais pas travailler ailleurs. J'ai alors eu la chance de faire mon doctorat dans ce laboratoire stimulant avec le professeur Ivo Furno. Ce voyage dans les applications du bio-plasma est marqué par une croissance et une découverte continue, dans l'interaction entre la microbiologie, la physique appliquée et la chimie. Chaque jour offre de nouvelles possibilités d'exploration et d'expérimentation, ce qui alimente ma passion pour la recherche scientifique".