{"id":2636,"date":"2017-04-21T08:24:30","date_gmt":"2017-04-21T06:24:30","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=2636"},"modified":"2018-07-16T11:07:01","modified_gmt":"2018-07-16T09:07:01","slug":"the-photoreduction-of-%ce%b4-mno2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2017\/04\/the-photoreduction-of-%ce%b4-mno2\/","title":{"rendered":"The photoreduction of ?-MnO2"},"content":{"rendered":"<p><em>Th\u00e8se soutenue par Francesco Marafatto, le 21 avril 2017, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)<\/em><\/p>\n<p>La birnessite, la variet\u00e9 la plus commune des oxydes de mangan\u00e8se, est r\u00e9partie sur la plupart des milieux de la surface terrestre. Elle est caract\u00e9ris\u00e9e par une structure lamellaire et une grande r\u00e9activit\u00e9 pour l\u2019adsorption de certains m\u00e9taux de transition et compos\u00e9s organiques naturels et synth\u00e9tiques. <!--more--><\/p>\n<p>Une fois adsorb\u00e9s, ceux-ci sont s\u00e9questr\u00e9s dans la phase aqueuse et peuvent soit pr\u00e9cipiter avec les oxydes soit \u00eatre d\u00e9grad\u00e9s par oxydation. Ce sont des microorganismes qui oxydent le mangan\u00e8se r\u00e9duit pr\u00e9sent en solution: le Mn(II) sous forme de mangan\u00e8se est oxyd\u00e9 \u00e0 Mn(III) et Mn(IV) dans la birnessite. Par contre, ces oxydes nouvellement form\u00e9s peuvent \u00eatre d\u00e9grad\u00e9s par la lumi\u00e8re, ce qui les emp\u00eache d\u2019agir sur les autres compos\u00e9s. Dans ce cas, la lumi\u00e8re est capable de r\u00e9duire le Mn(III) et le Mn(IV) pr\u00e9sents dans la birnessite en Mn(II), entra\u00eenant ainsi la dissolution de l\u2019oxyde. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne est connu sous le nom de photor\u00e9duction et a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 indirectement dans les oc\u00e9ans. Mais en milieu naturel il est difficile de dissocier l\u2019effet de la lumi\u00e8re sur les compos\u00e9s organiques, de l\u2019action de la birnessite sur ces m\u00eames compos\u00e9s organiques en absence de lumi\u00e8re. En cons\u00e9quence, la photor\u00e9duction directe des oxydes de mangan\u00e8se avec la lumi\u00e8re n\u2019est que th\u00e9orique et n\u00e9cessite une d\u00e9monstration exp\u00e9rimentale.<\/p>\n<p>L\u2019objectif de cette th\u00e8se a \u00e9t\u00e9 d\u2019identifier le m\u00e9canisme et l\u2019importance de la photor\u00e9duction de la birnessite dans un syst\u00e8me sans compos\u00e9s organiques. Egalement, le r\u00f4le du pH a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9 \u00e9tant donn\u00e9 son importance dans la majorit\u00e9 des syst\u00e8mes environnementaux. Enfin, l\u2019effet de la lumi\u00e8re sur le nickel adsorb\u00e9 sur la birnessite a \u00e9t\u00e9 examin\u00e9 en fonction du pH. Le nickel est un m\u00e9tal de transition qui peut \u00eatre un \u00e9l\u00e9ment toxique ou un micronutrient selon sa concentration en solution. Ces exp\u00e9riences ont \u00e9t\u00e9s men\u00e9es sur une birnessite compos\u00e9e exclusivement de Mn(IV) en laboratoire pour \u00e9valuer le taux de photor\u00e9duction du mangan\u00e8se et dans des synchrotrons pour identifier le m\u00e9canisme de photor\u00e9duction. Les r\u00e9sultats montrent que le Mn(IV) se r\u00e9duit en Mn(III) qui ne se r\u00e9-oxyde pas en Mn(IV) si il arrive \u00e0 se stabiliser entre les couches du min\u00e9ral. Une fois stabilis\u00e9, le Mn(III) est capable d\u2019\u00e9jecter le nickel qui se retrouve en solution si le pH est faible. A un pH plus \u00e9lev\u00e9, le Ni et le Mn(III) coexistent sur la surface de la birnessite.<\/p>\n<p>Ces r\u00e9sultats nous permettent de pr\u00e9voir la stabilit\u00e9 de la birnessite dans les milieux aquatiques naturels comme les oc\u00e9ans, les lacs et les rivieres, qu\u2019ils soient contamin\u00e9s ou non. En effet, les variations de pH dans ces environnements peuvent \u00eatre importantes. En combinaison avec la lumi\u00e8re, qui peut pr\u00e9senter un cycle diurne ou mensuel selon la latitude, le pH peut d\u00e9terminer la solubilisation des m\u00e9taux de la birnessite qui ont des effets potentiellement toxiques pour les organismes vivants. Ces r\u00e9sultats peuvent aussi \u00eatre importants pour le d\u00e9veloppement des \u00e9nergies renouvelables. En effet, la birnessite a \u00e9t\u00e9 etudi\u00e9e en sciences des mat\u00e9riaux, comme par exemple pour la dissociation de l\u2019eau en oxyg\u00e8ne et hydrog\u00e8ne sous effet de la lumi\u00e8re, processus connu sous le nom de photo\u00e9l\u00e9ctrolyse, en raison de sa reactivit\u00e9 \u00e0 la lumi\u00e8re et son co\u00fbt de production tr\u00e8s bas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Th\u00e8se soutenue par Francesco Marafatto, le 21 avril 2017, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST) La birnessite, la variet\u00e9 la plus commune des oxydes de mangan\u00e8se, est r\u00e9partie sur la plupart des milieux de la surface terrestre. Elle est caract\u00e9ris\u00e9e par une structure lamellaire et une grande r\u00e9activit\u00e9 pour l\u2019adsorption de certains m\u00e9taux [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":47,"featured_media":3358,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[49465],"tags":[],"class_list":{"0":"post-2636","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-theses-soutenues"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2636","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/47"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2636"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2636\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3358"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2636"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2636"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2636"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}