Élimination très efficace et durable du cyclophosphamide avec du charbon actif produit à partir de coques d’arachide : mécanisme d’adsorption chimique

Pourquoi la présence de médicaments hospitaliers dans l’eau compte

Les médicaments anticancéreux sauvent des vies, mais certains conservent leur activité une fois évacués du corps. Le cyclophosphamide, un médicament de chimiothérapie courant, est évacué par les patients et peut se retrouver en faibles traces dans les eaux usées hospitalières et les cours d’eau. Même à de faibles concentrations, il peut nuire aux poissons, aux algues et à d’autres organismes aquatiques. Cette étude explore une idée simple au fort impact : transformer des coques d’arachide jetées en un filtre puissant capable de capter ce médicament dans l’eau avant qu’il n’atteigne l’environnement.

Du déchet agricole au filtre intelligent pour l’eau

Les coques d’arachide sont généralement des déchets agricoles de faible valeur, mais elles sont riches en carbone. Les chercheurs ont nettoyé, séché et broyé des coques d’arachide locales, puis les ont chauffées en l’absence d’oxygène et traitées à l’hydroxyde de potassium. Ce procédé a transformé les coques en une forme de charbon actif, un matériau rempli de petits trous et de tunnels. Les mesures ont montré que le charbon obtenu présentait une surface interne extrêmement importante et un réseau de pores de tailles variées, qui offrent de nombreux sites où les molécules polluantes peuvent s’accrocher.

Comment le nouveau matériau élimine les médicaments toxiques

L’équipe a testé l’efficacité de ce charbon de coque d’arachide pour éliminer le cyclophosphamide de l’eau dans différentes conditions. Ils ont fait varier la quantité de charbon, l’acidité de l’eau, la concentration initiale du médicament et le temps de contact. Avec une dose modérée d’adsorbant et une heure de contact, le matériau a éliminé plus de 98,5 % du médicament lorsque sa concentration initiale était égale ou inférieure à 40 milligrammes par litre. Fait remarquable, la performance de purification est restée très élevée sur une large plage de pH, y compris près de la neutralité, semblable à celle des eaux usées hospitalières réelles. Cela signifie que le procédé peut fonctionner sans ajout de produits chimiques pour ajuster l’eau, réduisant ainsi les coûts et les déchets secondaires.

Ce qui se passe au niveau microscopique

Pour comprendre pourquoi le matériau est si performant, les chercheurs ont examiné en détail sa structure et sa chimie de surface. Des images obtenues au microscope électronique ont révélé une surface rugueuse et cratérisée avec de nombreux pores interconnectés permettant à l’eau et aux molécules du médicament de pénétrer profondément. La spectroscopie a montré que la surface du carbone porte des groupes contenant de l’oxygène et des cycles aromatiques, qui peuvent interagir fortement avec le cyclophosphamide. En analysant la vitesse et l’intensité d’accumulation du médicament sur le charbon, ils ont conclu que les molécules forment une couche mono-moléculaire bien compacte à la surface et se lient par des attractions chimiques spécifiques plutôt que par de simples forces physiques faibles.

Efficacité, chaleur et réutilisation

Des tests complémentaires ont évalué l’effet de la température et de l’utilisation répétée sur la performance. Le processus d’élimination s’améliorait à des températures plus élevées et se produisait de manière spontanée, ce qui indique une réaction chimiquement dirigée et absorbant de la chaleur entre le médicament et la surface du carbone. Lorsque les chercheurs ont tenté de régénérer le charbon avec de l’alcool et de le réutiliser plusieurs fois, il capturait encore une grande partie du médicament après plusieurs cycles, bien que son efficacité ait progressivement chuté d’environ 98 % à environ 75 %. Même avec cette baisse, le faible coût et la simplicité de production du charbon de coque d’arachide en font une option attractive pour une utilisation à grande échelle.

Une voie simple vers des eaux hospitalières plus propres

En termes simples, ce travail montre que quelque chose d’aussi ordinaire que des coques d’arachide peut être transformé en un filtre efficace et abordable pour un médicament anticancéreux puissant qui échappe aux stations d’épuration actuelles. Le matériau peut capturer rapidement le cyclophosphamide, dans de l’eau quasi neutre, et à des niveaux pertinents pour les rejets hospitaliers réels. Parce que les coques d’arachide sont abondantes et bon marché, cette approche offre une manière pratique et durable de réduire les risques écologiques liés aux soins médicaux et la charge de médicaments dangereux entrant dans les rivières et les lacs.

Citation: Aşçıoğlu, Ç., Bulduk, İ. & Türk Baydır, A. Highly efficient and sustainable removal of cyclophosphamide with activated carbon produced from peanut shells: chemical adsorption mechanism. Sci Rep 16, 15388 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43552-2

Mots-clés: cyclophosphamide, charbon actif, coques d’arachide, eaux usées pharmaceutiques, traitement de l’eau