La nanotechnologie contre les émissions industrielles La séparation du gaz est essentielle à de nombreux procédés industriels, dont le filtrage du dioxyde de carbone (CO2) provenant des gaz de combustion, le traitement du gaz naturel et la production de bioéthanol à partir des procédés de fermentation. Des chercheurs financés par l'UE ont mis au point une nouvelle membrane polymère particulièrement perméable et sélective. Énergie © Thinkstock L'utilisation des carburants fossiles a généré un grand nombre de problèmes pour lesquels les pays développent activement des solutions pour renforcer la durabilité. Toutes les solutions requièrent une certaine forme de séparation et de purification, actuellement atteinte par des procédés principalement très gros consommateurs d'énergie tels que l'absorption, la séparation cryogénique et la distillation. Les membranes polymères sont considérées comme l'une des méthodes à plus haut rendement énergétique pour la séparation des gaz. Toutefois, la plupart des polymères sont peu perméables ou ne sont pas suffisamment sélectifs à l'égard de tel ou tel gaz. Le projet DOUBLENANOMEM (Nanocomposite and nanostructured polymeric membranes for gas and vapour separations), financé par l'UE, a mis au point de nouveaux polymères capables de séparer efficacement les mélanges de gaz. Le projet a passé en revue plusieurs combinaisons de nanoremplisseurs présentant des microcavités dont la taille et la porosité sont bien spécifiques parmi les polymères nanoporeux complexes. L'ajout de nanoremplisseurs tels que les nanotubes de carbone, les zéolites, les oxydes mésoporeux et les structures métallo-organiques ont permis d'augmenter le volume non polymère et de créer des réseaux préférentiels pour le transport de masse. Outre le développement de polymères tels que les polynorbonènes, les scientifiques ont également réalisé des polymères à microporosité intrinsèque. Ceux-ci ne parviennent pas à se combiner efficacement à l'état solide, ce qui laisse un volume libre suffisant. En raison de la torsion qui les caractérise, ils autorisent le transport rapide des petites molécules gazeuses. Les scientifiques ont mis au point une nouvelle réaction de polymérisation basée sur un ancien principe chimique, la formation de base de Tröger, ce qui leur a permis de préparer une structure polymère extrêmement rigide. Les applications possibles de cette méthode devraient aller au-delà de la préparation des polymères pour les membranes de séparation du gaz. Grâce à son extrême rigidité, le polymère fait office de tamis moléculaire, empêchant ainsi le passage de molécules gazeuses plus grandes. Pour être intéressantes, les membranes de pervaporation doivent être améliorées afin qu'elles puissent faire la distinction entre l'éthanol et l'eau. Le projet a considérablement amélioré la compréhension de l'encrassement des membranes afin d'augmenter la récupération de l'éthanol à partir du bouillon de fermentation. Cette nouvelle membrane devrait également offrir une solution aux processus traditionnels de séparation du CO2 dans les centrales électriques. Malgré leur potentiel, les matériaux polymères doivent être améliorés afin de permettre une analyse complémentaire de leur efficacité dans le processus de séparation. Mots‑clés Émissions industrielles, séparation des gaz, membrane polymère, nanoremplisseur, microporosité
