Une équipe de chercheurs de NYU Abu Dhabi (NYUAD) a développé un nouveau type de membrane hybride autonettoyante qui fournit une solution qui surmonte des défis importants qui ont, jusqu’à présent, limité les technologies de dessalement.
Les technologies de dessalement les plus économes en énergie sont basées sur le dessalement par membrane. Cependant, les membranes utilisées pour le dessalement sont sujettes à l’encrassement, à l’accumulation de tartre qui entraîne une diminution des performances de la membrane, une durée de vie plus courte et la nécessité d’un nettoyage chimique, ce qui a des conséquences environnementales inconnues.
Des chercheurs du Smart Materials Lab de NYUAD et du Center for Smart Engineering Materials, dirigés par le professeur Panče Naumov et le chercheur Ejaz Ahmed, ainsi que leurs collaborateurs de l’Institut de technologie des membranes en Italie, ont créé une membrane hybride unique en utilisant des matériaux sensibles aux stimuli, cristaux organiques thermosaillants, noyés dans des polymères. Les cristaux thermosaillants constituent une nouvelle classe de matériaux dynamiques capables de se dilater ou de se déplacer soudainement lors du chauffage ou du refroidissement.
En combinant ces microcristaux avec des membranes poreuses traditionnelles, les chercheurs ont développé une membrane « intelligente » capable de se déformer en automodulant la taille de ses pores et ses propriétés de surface en réponse aux changements de température. Les cristaux à la surface de la membrane réagissent à une augmentation de température à court terme, ce qui active la membrane pour éliminer efficacement les contaminants déposés sur sa surface.
Les chercheurs ont découvert que ce processus de « gating » augmentait le débit d’eau dessalée de plus de 43 % grâce à la distillation osmotique et prolongeait considérablement la durée de vie opérationnelle de la membrane.
Les résultats sont présentés dans un papier intitulé « Smart Dynamic Hybrid Membranes with Self-Cleaning Capability », publié dans la revue Communications naturelles.
La capacité des membranes hybrides à s’autonettoyer et à minimiser l’encrassement pourrait rendre les technologies de dessalement plus efficaces et augmenter la disponibilité d’eau douce. Plus d’un tiers de la population mondiale souffre actuellement de pénuries d’eau potable, et ce chiffre devrait atteindre 50 % d’ici 2025. Dans les pays pauvres en eau, comme ceux des régions arides comme la région MENA, le dessalement membranaire de l’eau de mer aide les communautés côtières. remédier aux carences locales.
« Il existe un besoin urgent de membranes économes en énergie, capables de dessaler l’eau et d’autres technologies de séparation qui éliminent les problèmes d’encrassement sans utiliser de produits chimiques agressifs comme nettoyants », a déclaré Naumov.
« La membrane hybride que nous avons développée démontre une constance favorable de ses performances après plusieurs cycles de détartrage. Avec plus de vingt types de cristaux organiques dynamiques disponibles pour une utilisation avec différentes compositions de membrane, notre nouvelle approche représente une étape importante vers le développement d’une nouvelle génération. de membranes « intelligentes » qui seront capables de s’autonettoyer de manière économe en énergie et sans danger pour l’environnement, ce qui améliorera efficacement la rentabilité du processus global de production d’eau potable.
Plus d’information:
Elvira Pantuso et al, Membranes hybrides dynamiques intelligentes avec capacité autonettoyante, Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-41446-9