Photodégradation

Définition

La photodégradation est la dégradation d'une molécule dégradable par absorption de photons issus de la lumière du soleil avec le rayonnement infrarouge, la lumière visible et la lumière ultraviolette. Cependant, d'autres formes de rayonnement électromagnétique peuvent provoquer une photodégradation.

La photodégradation est la voie de dégradation dominante dans l'atmosphère. L'exposition à la lumière provoque une photodégradation et une dégradation photooxydante.

Les mécanismes de photodégradation :

Les mécanismes de photodégradation sont (A) Dégradation directe par (1) photolyse directe; (B) Sensibilisation au colorant entraînant une dégradation par injection d'électrons (2i) ou de trous (2ii); (C) Dégradation indirecte des colorants par diverses réactions photocatalytiques. (3i) et (3ii) impliquent une oxydation/réduction directe du colorant par le catalyseur photoexcité, tandis que (3ii-3vi) procèdent via des intermédiaires radicalaires.

Explications

Les matières organiques sont sensibles à la photodégradation, en particulier lorsqu'elles sont en contact avec de l'eau ou de l'oxygène. Le dopage à l'oxygène des polymères conjugués est bien connu, et la formation d'états triplets lors de la photoexcitation offre une autre voie de dégradation à travers la réactivité résultante à l'état fondamental triplet de l'oxygène atmosphérique.

La dégradation chimique des matériaux dépend de leur structure moléculaire; la présence de groupes réactifs soit à l'intérieur des unités répétitives du polymère (telles que les liaisons vinyle dans les polymères de type PPV) soit aux extrémités de la chaîne polymère. Le développement de matériaux à réactivité réduite est essentiel pour résoudre ce problème

La photodégradation ou photolyse peut jouer un rôle déterminant dans la transformation des polluants exposés au soleil, en particulier à des longueurs d'onde inférieures à 400 nm. Ces phénomènes sont dépendants du pH, de l'oxygène et de la composition de l'eau interstitielle, à savoir la présence de certains métaux comme Cu²⁺.

✅ La photodégradation est la voie de dégradation dominante dans l'atmosphère avec des demi-vies prévues de c. 0,2–4,0 jours. Les taux de photolyse directe sont en général trop faibles pour avoir un impact significatif sur le devenir global des phtalates. La photolyse indirecte dans l'air due à l'attaque des radicaux hydroxyles dans les phtalates en phase vapeur et les particules sorbées peut jouer un rôle important dans l'élimination des phtalates.

⭐ La lumière ultraviolette interagit avec la lignine entraînant une décoloration et une détérioration. Dans un phénomène de surface, la lumière ne pénétrant pas au-delà de 200 μm, les radicaux libres générés interagissent avec l'oxygène pour former des hydroperoxydes qui à leur tour se décomposent. Les résultats sont de grands changements de couleur et une dégradation chimique.

Avec les pesticides dans l'eau de mer

La photodégradation des pesticides tels que l'aldicarbe, le carbofurane et le carbaryl dans des échantillons d'eau de mer distillée, de bassin et artificielle avec ou sans acides humiques a été étudiée.

Des effets photosensibilisants se sont produits avec le carbaryl et le carbofuran en utilisant différents types d'eau, par exemple l'eau de bassin, l'eau de mer et l'eau de mer contenant des acides humiques, ce qui indique que dans des conditions environnementales réelles, la photodégradation est renforcée.

Des chercheurs. ont étudié la photodégradation du dicloran dans de l'eau de mer artificielle et ont déclaré que la demi-vie est de 7,5 h. Aucun facteur externe n'affecte la photodégradation en eau douce avec peu de variation dans la formation de sous-produits.

Quelques facteurs affectent la photodégradation des pesticides dans l'eau de mer, tels que les conditions d'irradiation, le pH, les milieux, la présence d'ions inorganiques, de photosensibilisateurs et d'autres particules subsidiaires.

Importance avec les aliments

La détérioration des aliments et le gaspillage correspondant de matériaux d'emballage constituent un problème sérieux dans la société moderne. Les produits alimentaires peuvent être dégradés en raison de différents facteurs, dont l'un d'eux est la dégradation induite par la lumière. Ce processus peut entraîner la décoloration des produits alimentaires ou diminuer la qualité du produit. De plus, des nutriments peuvent être perdus ou des produits de dégradation nocifs peuvent se former.

En raison de la composition complexe des produits alimentaires, le processus de photodégradation n'est pas entièrement compris et les méthodes d'analyse appropriées ne sont pas encore entièrement développées. Par conséquent, la photodégradation de différents composants alimentaires (les caroténoïdes, les chlorophylles, les flavonoïdes et les lipides) et l'analyse de ces produits de photodégradation ont été étudiées.

Les réactions de photodégradation impliquées se sont révélées être la photooxydation, l'isomérisation, le transfert d'hydrogène, abstraction d'hydrogène et photolyse, avec une grande variété de produits de photodégradation. De plus, les stratégies analytiques pour les analyser de la meilleure façon possible ont été revues de manière critique.

En général, aucune autre approche que les méthodes standard n'a semblé être utilisée pour l'analyse des études de photodégradation. La chromatographie liquide (ultra) haute performance s'est avérée être la technique de séparation la plus couramment utilisée, avec les UV et la MS comme méthodes de détection standard.

Pour des applications spécifiques, la chromatographie des gaz peut être utilisée pour la séparation et des détecteurs non conventionnels peuvent être utilisés pour la détection des espèces de photodégradation.

Les exemples étaient le détecteur de résonance de pulvérisation d'électrons pour surveiller les réactions radicalaires, le détecteur ultraviolet sous vide pour identifier les volatils et la SM haute résolution pour caractériser avec précision les espèces de photodégradation. Une meilleure compréhension de la nature des espèces de photodégradation est acquise ainsi que des stratégies pour les analyser correctement. Néanmoins, en raison de la composition complexe des produits alimentaires et de l'influence d'autres facteurs que la lumière, des recherches plus approfondies sur ce sujet doivent encore être menées.

Avec les colorants

Des progrès récents existent dans la photodégradation des colorants à l'aide de nanostructures de sulfure métallique semi-conducteur dopé et à base d'hétérojonction pour la protection de l'environnement.

Parmi les photocatalyseurs admirés, les semi-conducteurs à base de sulfure métallique sont les photocatalyseurs les plus importants pour la photodégradation ou la décomposition des colorants dans les industries des eaux usées avec des technologies de traitement à faible coût, respectueuses de l'environnement et durables pour la protection de l'environnement.

Ces dernières années, la pollution de l'environnement constitue une grave menace pour l'environnement et la santé publique. Pour surmonter la pollution de l'environnement, des nanostructures de sulfure métallique semi-conducteur (MSNS) dopées et à base d'hétérojonction sont développées en tant que photocatalyseurs dans le but de la dégradation photocatalytique ou de l'élimination des grands colorants organiques de manière écologique et durable.

Certains photocatalyseurs MSNS sont relativement bien compris tels que ZnS, CdS, CuS, Ag₂S, Bi₂S₃, CoS, FeS et PbS, etc. Des progrès récents vise à améliorer la dégradation photocatalytique des colorants toxiques en utilisant divers MSNS pour en faire une technologie de traitement des colorants commerciale flexible et rentable.

Le traitement des colorants organiques se fait à l'aide de différents types de MSNS par photocatalyse et les effets de divers paramètres tels que les dopants, les hétérojonctions, la bande interdite, la taille, l'intensité lumineuse, la surface, le temps de réaction et l'efficacité de la dégradation, etc., sont mis en évidence.

En rapport avec "photodégradation"

• photodissociation

  

  La photodissociation est une réaction chimique qui dégrade les composés en bombardant la molécule de photons.

• biodégradation

  

  La biodégradation, ou décomposition biologique, résulte de l'action d'un produit biodégradable qui, laissé à l'abandon, est détruit par les bactéries...

• photo-apériodique

  

  Photo-apériodique se dit des plantes dont la floraison est indépendante de la photopériode.

• photo-oxydation

  

  La photo-oxydation (photooxydation) est une oxydation qui intervient sous l'effet de l'énergie lumineuse (énergie photonique), lors de production d'oxygène...