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Entretien

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De meilleurs flux pour filtrer l'eau

Sabina Paulussen du projet NANOPUR s'est entretenue avec le magazine research*eu consacré aux résultats sur la solution innovante à base de membrane pour filtrer l'eau.

La question de la pénurie d'eau associée à l'augmentation démographique mondiale pose un dilemme pour la majorité des pays: comment renforcer la productivité des systèmes de filtration de l'eau tout en maintenant la meilleure qualité d'eau potable? Le projet NANOPUR propose une solution sous la forme d'une membrane innovante, qui pourrait être déployée dans les deux à cinq prochaines années. En tant que citoyens européens, notre consommation en eau courante est de plus en plus mécanique. Nous buvons l'eau du robinet en toute confiance, mais nous nous ne demandons jamais son origine ou l'état de sa qualité. Jusqu'à présent, les technologies disponibles ont été satisfaisantes à cet égard: officieusement, les processus de filtration et d'épurement traitent l'eau propre pour éliminer les traces de micropolluants et de virus, pour que l'eau usée soit de nouveau potable. Grâce à ces processus, qui incluent la filtration par membrane, les produits pharmaceutiques, les composants de perturbation endocrinienne, les pesticides et les substances industrielles peuvent aisément être éliminés de l'eau traitée. Mais les technologies actuelles sont-elles réellement efficaces? Selon Sabine Paulussen, coordinatrice du projet NANOPUR (Development of functionalized nanostructured polymeric membranes and related manufacturing processes for water purification), les concentrations de plusieurs micropolluants dans l'eau de surface dépassent les valeurs limites pour la protection de la santé humaine, indiquant le besoin d'un meilleur traitement de l'eau potable pour protéger les consommateurs contre des risques de santé potentiels. Un autre problème réside dans l'encrassement des membranes. Aujourd'hui, les processus de membrane se basent sur l'exclusion par la taille. Les pores des membranes de filtration sont très étroits, ce qui signifie que les flux d'eau par la membrane sont très limités. Autrement dit, le processus de filtration n'est pas aussi efficace qu'il devrait et avec les besoins urgents en eau potable et l'accentuation de la pénurie d'eau, ces limites peuvent poser un réel problème. Dans l'objectif de régler ces problèmes, le projet NANOPUR développe des membranes artificielles qui associent la sélectivité des membranes biologiques à la force mécanique et la productivité des membranes artificielles de pointe. Le projet promet une sélectivité envers les pathogènes jusqu'à 99,99999 % et envers les micropolluants jusqu'à 99 %, avec une meilleure perméabilité et une consommation d'énergie réduite. Sabine Paulussen explique pourquoi ces nouvelles membranes sont si innovantes et discute des prochaines étapes vers leur commercialisation. Quels sont les principaux objectifs du projet? Le projet NANOPUR cherche à développer des membranes nanostructurées et nanofonctionnalisées capables d'éliminer les virus et les micropolluants organiques de l'eau, selon une méthode POE (point of entry, soit point d'entrée) ou une application POU (point of use, ou point d'utilisation). Le concept clé est de surmonter la frustration émanent du rapport apparemment immuable entre la rétention renforcée et le flux d'eau réduit passant par la membrane lorsqu'il s'agit de produire de l'eau potable pure et sûre. Les membranes développées dans le cadre du projet NANOPUR sont caractérisées par une meilleure rétention des virus et des micropolluants, et de plus, des flux plus importants peuvent être appliqués et maintenus en réduisant la propension d'encrassement des membranes. Ainsi, des membranes nanostructurées à faible encrassement sont développées par la synthèse ascendante, pour un meilleur contrôle de la porosité et une distribution améliorée de la taille des pores, ainsi qu'une orientation hiérarchique des pores, d'une rugosité de surface et un meilleur rendement d'énergie de surface. Simultanément, les ligands pour la reconnaissance supramoléculaire, en particulier les «polymères à empreintes moléculaires» (PEM) sont développés et immobilisés sur les nouvelles membranes pour mieux capter les virus et les micropolluants. Qu'attendez-vous en termes de performance par rapport aux technologies existantes? À l'heure actuelle, les processus de membranes (osmose inverse) sont déjà appliqués pour l'élimination de micropolluants et de virus, mais ils s'appuient sur l'exclusion par la taille. Étant donné la petite taille des virus et des micropolluants organiques, des membranes aux pores très petits doivent être utilisées, ce qui entraîne des pressions élevées de traitement et de faibles flux d'eau par la membrane. De plus, des procédures de nettoyage fréquent sont nécessaires. Le concept NANOPUR offre une solution efficace pour surmonter ces problèmes. De plus, nous visons une consommation énergétique 500 fois réduite par rapport aux processus d'osmose inverse, pour une rétention similaire de virus et de micropolluants. Quelles étaient les principales difficultés rencontrées lors du développement de ces membranes? Les difficultés étaient associées à l'augmentation du flux d'eau à travers les membranes tout en maintenant la taille des pores et la connexion entre les membranes et les ligands d'affinité/PEM. Ces deux problèmes ont été partiellement résolus par l'application de la technologie de plasma à pression atmosphérique pour modifier l'énergie de surface des membranes, ainsi que leur réseau de pores afin de générer des groupes fonctionnels à la surface. Ces derniers peuvent servir de points d'ancrage pour l'immobilisation des PEM. Dans quelle mesure les résultats obtenus sont-ils prometteurs? Nous avons réussi à immobiliser les PEM sur des membranes fonctionnalisées tout en démontrant une très bonne rétention de certains micropolluants spécifiques. De plus, ces résultats sont obtenus sans avoir à appliquer de la pression. Selon vous, quand cette technologie sera-t-elle commercialisée? Le projet s'achève en avril 2015 et nous espérons que la technologie sera commercialisée d'ici deux à cinq ans. Quelles sont les prochaines étapes du projet et quels sont vos projets de suivi après la clôture du projet? Dans les six prochains mois, nous nous concentrerons sur les tests des membranes récemment développées à l'échelle pilote. Les membranes seront utilisées pour le traitement d'eaux usées contenant des micropolluants. Pour plus d'informations, veuillez consulter: NANOPUR uniquement en anglais

Pays

Belgique