Avec le changement climatique et la croissance démographique, la sécurisation des ressources en eau est devenue l’un des plus grands défis des décennies à venir. Pour répondre à la demande croissante, l’eau doit désormais être récupérée et purifiée. Une équipe internationale dirigée par des chercheurs de l’Institut Européen des Membranes (CNRS/ENSC Montpellier/Université de Montpellier) a récemment mis au point de nouvelles membranes d’osmose directe à base de nanomatériaux bidimensionnels. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nature Water.
Les matériaux bidimensionnels (2D) sont largement étudiés sous forme de membranes d’épaisseurs atomiques ou sous forme de millefeuilles, appelé nanolaminats pour le tamisage des espèces chimiques. Bien que la grande majorité des efforts se soient concentrés sur les membranes nanolaminées pour les applications en osmose inverse, l’osmose directe est maintenant considérée comme une stratégie pour réduire l’empreinte énergétique associée aux processus de purification de l’eau.
L’équipe de Damien Voiry a étudié la relation entre la chimie de surface des nanofeuillets, le désordre d’empilement et le comportement de tamisage des membranes dans des conditions d’osmose directe. En optimisant la fabrication des membranes nanolaminées, ils ont développé des membranes de relativement grande surface avec des tailles supérieures à 45 cm2, qui démontrent un rejet de sel de plus de 94% pour un temps de fonctionnement continu de 7 jours. Les membranes nanolaminées présentent également un taux de rejet supérieur à 98% pour les micropolluants tels que l’acide benzoïque, un conservateur largement utilisé qui est difficile à éliminer par les procédés de filtration traditionnels. Les performances atteintes démontrent une consommation d’énergie spécifique de 4 Wh par mètre cube d’eau traitée, ce qui correspond à une réduction de 50% du SEC par rapport aux membranes commerciales à base de polymère.
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet ANR-PRC « 2D MEMBA ».
