Utiliser le graphène pour la filtration de l'eau
De nombreuses méthodes de filtration d'eau utilisent des membranes poreuses qui séparent les molécules en fonction de leur taille. L'idée générale est de laisser passer les molécules d'eau tout en retenant les particules contaminantes de plus grande taille, comme la matière organique et les bactéries. Plus la membrane est fine, plus l'eau peut circuler rapidement et plus le procédé est efficace. On est cependant limité par la minceur de la membrane, qui doit conserver sa solidité. L'initiative GRAPHENEHF (Graphene-assembled inorganic hollow fibre membranes and membrane modules for water treatment), financée par l'UE, visait à développer des membranes en utilisant l'un des matériaux les plus fins et les plus résistants connus: le graphène. Le graphène état un matériau épais d'un atome, constitué d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille, il permet de séparer les molécules à l'échelle nanométrique. Son extrême minceur devrait autoriser un débit très élevé, le rendant extrêmement efficace. GRAPHENEHF a étudié les moyens de créer des membranes de graphène soutenues par des fibres creuses non organiques, qui peuvent aisément être assemblées en modules industriels. Les chercheurs ont d'abord testé un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur, afin de déposer un film de graphène sur des fibres métalliques creuses constituées de cuivre et de fer. L'idée était de créer des pores dans le cuivre, le fer constituant un support. Même s'ils sont parvenus à créer des couches de graphène sur les fibres creuses en métal, le processus doit être amélioré avant de pouvoir l'utiliser industriellement. Les chercheurs ont ensuite testé un procédé de filtration pour préparer des membranes d'oxyde de graphène sur des supports en fibre creuse. Après avoir surmonté les problèmes liés à la contraction de la membrane et à une faible perméabilité, ils ont créé une membrane d'oxyde de graphène stable assurant un débit élevé. Ils ont également démontré que la membrane a bloqué le passage de la plupart des petites molécules, même si elle était perméable aux gaz. En dehors de la membrane de graphène, les fibres creuses conçues dans le cadre de ce projet pourraient elles-mêmes être utilisées comme membranes poreuses pour la microfiltration et l'ultrafiltration. Cela pourrait présenter un grand intérêt pour l'industrie du traitement de l'eau.
Mots‑clés
Graphène, filtration de l'eau, membranes poreuses, GRAPHENEHF, fibre creuse
