Comment le dessalement peut-il devenir moins cher ?

Le dessalement, le processus d'élimination du sel de l'eau, coûte cher. Bien que des usines de dessalement à grande échelle fonctionnent dans le monde entier - généralement là où c'est moins cher que de pomper de l'eau de loin - il n'y en a pas assez pour fournir de l'eau douce partout où elle est nécessaire.

Rahul Nair, de l'Université de Manchester, cherche à améliorer le dessalement avec des membranes constituées de couches d'oxyde de graphène.

Une méthode courante de dessalement, l'osmose inverse, est coûteuse car elle nécessite beaucoup d'électricité pour pousser l'eau à travers un filtre. Il est également coûteux de traiter l'eau pour tuer les microbes et de remplacer les filtres. Les chercheurs espèrent que des matériaux membranaires améliorés pourraient rendre ce processus moins cher.

Nanopores de graphène

Les chercheurs espèrent que les membranes de graphène solides et légères peuvent coûter moins cher et durer beaucoup plus longtemps que les membranes polymères d'aujourd'hui. Le graphène repousse généralement l'eau, mais sous une forme appropriée, il peut séparer rapidement le sel de l'eau. Plusieurs équipes différentes recherchent des moyens de le faire.

• Des chercheurs du Université de Manchester ont préparé du graphène pour une utilisation comme membrane de dessalement en introduisant de minuscules capillaires dans des couches empilées d'oxyde de graphène qui permettent à l'eau de passer à travers. Ces ouvertures dans le matériau ont une largeur d'un atome. De très petites molécules de sel mesurant moins d'un nanomètre peuvent passer à travers, mais l'équipe travaille à améliorer le filtre afin qu'il élimine les particules encore plus petites. La recherche a été présentée dans La science en février.

• Avec une méthode différente, des chercheurs du MIT, l'U.S. Department of Energy's Laboratoire national d'Oak Ridge , et l'Arabie Saoudite Université King Fahd du pétrole et des minéraux ont démontré des membranes de graphène avec des pores inférieurs à la taille d'un nanomètre. Contrairement à l'équipe de Manchester, ce groupe introduit des trous dans une couche de graphène d'un seul atome d'épaisseur, plutôt qu'à travers plusieurs feuilles. Cette conception de membrane pourrait être 50 fois plus perméable à l'eau que les filtres polymères actuels, estiment les chercheurs, ce qui signifie qu'il faudrait moins d'énergie pour faire passer le liquide. Cette conception de membrane est détaillée dans un Nano-lettres article publié en février dernier.

• Les chercheurs du MIT David Cohen-Tanugi et Jeffrey Grossman ont montré que le graphène avec des nanopores pouvait résister à une pression élevée dans ce Nano-lettres article publié le 30 octobre.

• L'année dernière, Lockheed Martin a breveté une membrane en graphène qui, selon elle, peut dessaler l'eau à une fraction du coût des systèmes actuels.

Membranes multitâches

Alors que le graphène a attiré l'attention en tant que matériau prometteur pour les membranes, le chercheur singapourien Darren Sun a passé des années à étudier un autre candidat : ​​le dioxyde de titane. le Université technologique de Nanyang professeur a développé des nanofibres à base de cristaux de dioxyde de titane. Il les forma ensuite en membranes pour filtrer l'eau. Les membranes pourraient avoir de multiples applications, y compris dans une méthode de dessalement connue sous le nom d'osmose directe. Sun pense qu'elles surpasseraient les membranes à base de polymères d'aujourd'hui, car elles peuvent tuer les bactéries et réduire le colmatage qui entraîne leur remplacement. Il décrit la propriété antibactérienne de ses nanofibres dans un Décembre 2013 ChemPlusChem papier.

Le plat à emporter :

De nouvelles membranes fabriquées à partir de meilleurs matériaux pourraient un jour rendre le dessalement plus rapide et moins cher. Cependant, bon nombre de ces technologies ne sont utilisées qu'à petite échelle et nécessiteront des recherches et des financements importants pour être largement utilisées.

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