NIMBENanosciences et Innovationpour les Matériauxla Biomédecineet l’Énergie

Dans les piscines, le chlore (Cl2) est utilisé comme désinfectant pour minimiser le risque pour les utilisateurs des contaminants microbiens. Mais le Cl2 se transforme dans l’eau en acide hypochloreux (HClO), qui réagit avec les composés azotés générés par l’activité humaine comme la salive, la sueur, l’urine et la peau. Cela conduit à la formation de plusieurs chloramines, comme la monochloramine, la dichloramine et le trichlorure d’azote (NCl3), un produit toxique. En raison de sa faible solubilité dans l’eau, le NCl3 se retrouve principalement dans l’air, et il provoque d’importantes irritations oculaires et respiratoires chez les nageurs et les personnes qui fréquentent les piscines. De plus, des études épidémiologiques ont récemment montré qu’il peut induire de l’asthme, notamment chez les enfants. La teneur en NCl3 peut varier en 10 min en fonction du nombre de nageurs et du brassage de l’eau. Afin de pouvoir renouveler rapidement l’atmosphère de la piscine en cas de besoin, il est donc important de pouvoir suivre la concentration de NCl3. Jusqu’à présent, la seule méthode utilisée pour mesurer le NCl3 gazeux est plutôt lente, puisqu’elle est basée sur un prélèvement avec une cartouche de l’atmosphère pendant 2 heures, suivi d’une analyse en laboratoire.

Pour le capteur colorimétrique de NCl3, le laboratoire a employé une stratégie similaire à celle de la détection du formaldéhyde. La réaction bien connue du NCl3 avec les ions iodure en solution conduit à la formation de l’ion triiodure, I3-, qui absorbe à 270 nm. En solution, cette dernière espèce peut former avec l’amylose le complexe I3-/Amylose, qui absorbe fortement dans le visible à 540 nm. La principale idée novatrice a été de transposer ces réactions à des nanopores dopés à l’iodure et à l’amylose. Le capteur développé peut détecter le NCl3 jusqu’à 5-200 ppb en 20 minutes dans des atmosphères humides (de 50% à 75% d’humidité relative) à des températures ambiantes de piscine. Le capteur est une matrice monolithique transparente de dimension 8X5X2 mm dopée à l’iodure de sodium et à l’amylose. Lorsqu’il est exposé au NCl3, une couleur se développe en raison de la formation du complexe I3-/amylose ; la couleur varie du rose clair au violet foncé en fonction de la concentration en NCl3.