Cette nouvelle technologie de membrane pourrait révolutionner la désalinisation de l’eau de mer dans le monde entier. Elle permettrait de réduire considérablement les coûts d’exploitation d’un système de production d’eau potable en résolvant les problèmes d’encrassement et de colmatage des membranes.
Actuellement, l’eau douce est devenue si rare dans certaines régions en raison du dérèglement climatique, de la croissance démographique et de la pollution. Quelque 2,1 milliards de personnes sont ainsi privées d’accès à l’eau potable salubre dans le monde. Et le pire, c’est que cette situation pourrait s’aggraver rapidement. Face à ce défi, de nombreuses études scientifiques se concentrent aujourd’hui sur le développement des solutions de production d’eau potable innovantes. Pour les régions arides et côtières, le dessalement des eaux de mer ou des eaux saumâtres paraît être la solution la plus accessible. La technique d’osmose inverse fait partie des systèmes de filtration d’eau les plus efficaces au monde. Elle représente plus de 60 % de la capacité mondiale de désalinisation.
Cependant, ce procédé présente encore quelques faiblesses. À cause de l’accumulation des sels, les membranes utilisées peuvent s’encrasser et se colmater au fil des utilisations, réduisant leurs performances et augmentant les coûts d’exploitation du système. Le plus souvent, les exploitants procèdent au nettoyage chimique de ces équipements afin de retrouver leur efficacité. L’utilisation des produits d’entretien chimiques a toutefois des effets nocifs sur l’environnement et sur les membranes elles-mêmes. Avec l’invention d’une membrane dynamique autonettoyante, ces problèmes de colmatage pourraient désormais appartenir au passé. Cette avancée pourrait changer complètement le domaine du dessalement par osmose inverse. Décryptage.
Quelles sont les spécificités de cette technologie ?
Cette membrane intelligente a été mise au point par une équipe de recherche conjointe entre l’Université de New York, à Abu Dhabi, et l’Istituto per la Tecnologia delle Membrane, à Rende, en Italie. Elle possède des capacités d’auto-nettoyage, une caractéristique indispensable pour optimiser le rendement d’un système de production d’eau par osmose inverse. En effet, ces chercheurs ont incorporé des cristaux organiques stimuli-réactifs dans la couche superficielle d’une membrane traditionnelle. Ces cristaux thermosensibles, classés parmi les matériaux dynamiques, peuvent se dilater ou se contracter brusquement lorsque leur température change.
Ces cristaux rendent donc la membrane intelligente. En fonctions des changements thermiques, cette dernière pourrait ajuster elle-même les dimensions de ses pores et ses propriétés. Cette réaction entraîne l’élimination du tartre et des dépôts sur le dispositif. Grâce à ce processus de nettoyage automatique, le flux d’eau douce produite augmente de plus de 43 %, selon ce groupe de recherche. Lorsque l’efficacité du système de dessalement s’accroît, son coût énergétique et son coût d’entretien diminuent significativement. D’ailleurs, la durée de vie opérationnelle de la membrane est prolongée.
Comment fonctionne un système de désalinisation par osmose inverse ?
Afin de mieux comprendre cette technique, il convient de définir d’abord l’osmose naturelle. Dans ce processus, la solution moins concentrée (eau douce par exemple) s’écoule à travers une membrane semi-perméable pour se convertir en solution plus concentrée. L’objectif de ce procédé est d’équilibrer les concentrations de solutés de part et d’autre de la membrane. En revanche, l’osmose inverse consiste à pomper l’eau grâce à une pression externe afin qu’elle puisse passer par une membrane semi-perméable. Ce processus permet de filtrer les sels, en vue de produire de l’eau douce prête à boire.
La membrane hybride autonettoyante doit être placée entre deux dispositifs de pré-filtration et de post-filtration permettant d’éliminer les grosses particules, les microplastiques et les autres contaminants. Il est à souligner que cette méthode d’osmose inverse est employée dans de nombreuses applications telles que la purification de l’eau domestique, le dessalement de l’eau de mer, le traitement d’eaux usées et la production industrielle d’eau de haute pureté.
Plus d’informations : Nature Communications