Des membranes avancées et auto-désinfectantes qui produisent de l’eau douce potable
Le changement climatique et l’augmentation de la population mondiale font peser une pression croissante sur les sources d’eau potable. On assiste actuellement en effet à une pénurie mondiale de sources d’eau douce. Afin de remédier à cette situation, le projet Enhanced-MUMs, financé par l’UE, a mis au point une membrane rentable qui permet de réutiliser les eaux usées et de dessaler l’eau de mer. «L’objectif principal de Enhanced-MUMs est le développement de membranes composites multifonctionnelles, photosensibles, peu coûteuses et durables pour le traitement intégré de l’eau et le dessalement», explique Barbara Ventura, chercheuse confirmée rattachée à l’ISOF (Institute of Organic Synthesis and Photoreactivity) en Italie. La flexibilité et la durabilité de ces membranes permettent de les utiliser dans divers systèmes d’exploitation, soit comme dispositif portable soit comme partie d’un dispositif de traitement ou de dessalement de l’eau.
Une membrane idéale
Leurs pores micrométriques rendent les membranes Enhanced-MUMs très perméables. «Nous pourrions également obtenir des membranes avec des pores de l’ordre du nanomètre, susceptibles de fonctionner sous de fortes pressions d’eau et d’éliminer les sels de l’eau avec de hautes performances», ajoute Barbara Ventura. Leur structure en éponge et en forme de doigt est très efficace pour éliminer les polluants de toute source d’eau. «Nous avons constaté qu’elles absorbaient efficacement l’Azure A, un colorant choisi comme modèle pour les polluants de l’eau, et qu’elles permettaient de débarrasser l’eau de ce colorant tout autant dans des conditions statiques que de flux», explique Barbara Ventura, coordinatrice du projet Enhanced-MUMs. Pour prolonger leur durée de vie dans des conditions de flux d’eau élevés, l’équipe a ajouté des nanomatériaux de carbone à la solution de polymère avant la fabrication des membranes. L’encrassement et la formation de biofilms sur la surface des membranes entravent leur efficacité à long terme et comptent parmi les principales limites des systèmes de filtration commerciaux. C’est pourquoi l’équipe a ajouté des éléments photosensibles qui, en absorbant la lumière, peuvent générer certains dérivés réactifs de l’oxygène qui empêchent la formation de bactéries et de biofilms sur la surface des membranes. Cette propriété «d’auto-désinfection» prolonge la durée de vie de la membrane et donc du système de filtration. Ces recherches ont été entreprises avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. «Grâce à cette subvention, la chercheuse expérimentée Rania Morsi a pu mettre à profit son expertise confirmée en chimie des polymères et acquérir de nouvelles compétences en photochimie et en méthodologies optiques», indique Barbara Ventura.
Avantage concurrentiel
En termes d’efficacité de filtration, les membranes Enhanced-MUMs sont comparables aux systèmes de filtration commerciaux les plus avancés. Ces derniers s’appuient sur des matériaux polymères ou céramiques pour éliminer les contaminants par des procédés de microfiltration et de nanofiltration, ce qui augmente toutefois leurs coûts. Or, ce qui distingue réellement les membranes Enhanced-MUMs de la concurrence, c’est la combinaison de leurs divers éléments de conception. «La véritable percée par rapport aux systèmes de traitement de l’eau concurrents réside dans l’utilisation de polymères biocompatibles, dans le renforcement des propriétés mécaniques du matériau de base et dans la mise en œuvre d’un dispositif antisalissures induit par la lumière. À notre connaissance, cette conception multifonctionnelle est sans précédent», indique Barbara Ventura.
Un potentiel mondial
Les membranes Enhanced-MUMs sont bon marché, très performantes, durables et évolutives. Elles sont également relativement peu consommatrices d’énergie, ce qui signifie qu’elles pourraient s’avérer très utiles dans les régions moins développées de notre planète. «Nous envisageons leur utilisation dans des régions à faibles ressources, qui sont généralement encore les plus touchées par les pénuries d’eau et les sécheresses. Nous pouvons nous adresser à plusieurs régions méditerranéennes qui souffrent d’une pénurie d’eau, surtout en été, mais cette technologie a le potentiel pour être mise en œuvre dans toutes les zones désertiques du monde», conclut Barbara Ventura.
Mots‑clés
Enhanced-MUMs, eau, nettoyage, auto-désinfection, membrane, filtre, eau douce, eau de mer
