Exploration DFT de formulations cationiques de zéolithe faujasite pour l’élimination de l’isoflurane de l’air par adsorption

L’isoflurane, couramment utilisé en anesthésie vétérinaire sous forme gazeux, s’est révélé être un composé pouvant engendrer divers effets indésirables tels que l’irritation, la fatigue et l’hypotension [1]. Son élimination de l’air après usage est donc essentielle pour d’une part des raisons environnementales et d’autre part au cas où l’air serait recyclé dans la salle de soins [2]. Actuellement, les machines anesthésiantes sont équipées d’un piège à base de charbons actifs pour capter l’isoflurane, mais leur durée de vie limitée constitue un obstacle [3]. Par ailleurs, les zéolithes apparaissent comme une alternative prometteuse, notamment les faujasites, reconnues pour leur efficacité dans l’adsorption des composés organiques volatils [4].
Se basant sur la DFT implémentée dans le code VASP, nous avons exploré les faujasites échangées aux cations monovalents (H+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ag+ et Cu+ avec deux ratios Si/Al= 47 et 2,43), et divalents (Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Pd2+ et Pt2+ avec un ratio Si/Al de 23). De toutes les formulations de faujasites explorées, les systèmes constitués des cations Cs+ et Na+ avec un ratio de 2,43 sont des adsorbants efficaces pour l’adsorption sélective de l’isoflurane, en présence d’eau et de dioxyde de carbone. Bien que l’incorporation du cation Cs+ donne une meilleure performance d’adsorption, le sodium, Na+, plus économique et disponible sur le marché, pourrait être privilégié comme alternative dans les machines anesthésiantes à l’isoflurane.