Que faudra-t-il pour commercialiser de meilleures technologies de dessalement ?

L'Organisation mondiale de la santé estime que 750 millions les gens n'ont pas accès à des sources d'eau potable, tandis que beaucoup d'autres n'ont pas suffisamment d'approvisionnement en raison de sécheresses comme celle de la Californie. Créer de l'eau douce par dessalement de l'océan ou de l'eau saumâtre sur terre coûte encore cher, principalement en raison de l'énergie nécessaire pour pousser l'eau à travers des membranes qui filtrent le sel (voir Comment le dessalement peut-il devenir moins cher ? et Le dessalement par désespoir). Ces derniers mois, des scientifiques ont publié des recherches qui font progresser notre compréhension des perspectives de meilleures membranes fabriquées à partir du graphène, un matériau extrêmement résistant et léger.

Un rendu de la structure du graphène.

Monocristaux

Dans le numéro du 23 mars de Nanotechnologie de la nature , des chercheurs du Oak Ridge National Laboratory ont décrit comment ils ont fabriqué une membrane de graphène pour le dessalement à partir de la superposition d'atomes de carbone dans une structure en nid d'abeille. Ces atomes forment un cristal en forme d'hexagone qui mesure environ 0,1 millimètre de largeur et de longueur, avec des trous plus petits qu'un nanomètre conçus pour laisser passer l'eau et bloquer le sel. Une membrane de dessalement faite de ce cristal de graphène devrait idéalement être mesurée en mètres pour fonctionner dans une usine commerciale, explique Ivan Vlassiouk, chercheur à Oak Ridge. Il dit que l'équipe a mis à l'échelle ce matériau de membrane jusqu'à plusieurs millimètres jusqu'à présent.

Sceller les fuites

Des chercheurs du MIT ont montré qu'il était possible d'utiliser des feuilles de graphène comme membrane de dessalement en les fixant à une structure de support en polycarbonate. Cependant, des défauts ont tendance à se former dans le graphène, ce qui peut affaiblir la membrane et éventuellement laisser passer du sel ou d'autres contaminants. Dans un 27 avril Nano-lettres papier , les chercheurs et auteurs du MIT d'Oak Ridge et de l'Université King Fahd du pétrole et des minéraux d'Arabie saoudite semblent avoir trouvé un moyen de résoudre ce problème. L'équipe a comblé les défauts les plus importants avec du nylon et du métal hafnium déposé, suivi d'une couche d'oxyde sur les zones de défauts plus petites.

Conception informatique

La résistance, la finesse et les propriétés chimiques du graphène pourraient en faire le matériau de membrane ultime pour le dessalement, ont écrit les chercheurs du MIT David Cohen-Tanugi et Jeffrey Grossman dans un article passant en revue certains des progrès réalisés par les chercheurs. Ils décrivent comment les simulations informatiques ont aidé les chercheurs à comprendre les propriétés chimiques des nanopores enfoncés dans le matériau ; comment l'eau s'écoule à travers ces ouvertures ; et dans quelle mesure les membranes peuvent conserver leur résistance au fil du temps. L'article a été présenté dans le numéro du 15 juin de Dessalement.

Le plat à emporter :

Vlassiouk d'Oak Ridge dit qu'il faudrait au moins une décennie pour commercialiser le dessalement du graphène. Alors que le graphène pourrait théoriquement constituer des membranes qui traitent l'eau plus rapidement avec moins d'énergie, les économies de coûts qui seraient associées à leur utilisation restent floues.

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