Description du projet
Des surfaces phobiques au tartre avec une résistance intrinsèque à l’encrassement pour des applications en matière d’énergie et d’eau
L’encrassement par cristallisation, un sous-ensemble important de l’encrassement survenant lorsque des surfaces solides chauffées entrent en contact avec de l’eau, provoquant initialement la précipitation de sels de tartre dissous et le développement de dépôts de tartre indésirables, affecte négativement les systèmes de traitement de l’eau et de conversion d’énergie. Les sels de tartre, comme le carbonate de calcium et le sulfate de calcium, peuvent inhiber considérablement le transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur et réduire la performance des flux des membranes. Malgré des efforts importants, les revêtements résistants à l’encrassement par cristallisation sans dépendre de méthodes actives et conçus rationnellement, comme les additifs antitartre, restent insaisissables. Le projet DESCALE, financé par l’UE, étudiera les mécanismes qui peuvent inhiber la nucléation du tartre et réduire l’adhérence à l’aide de la composition et de la topographie des revêtements antitartre, constituant ainsi une approche durable. Cela se traduira par la conception de meilleures surfaces phobiques au tartre, plus respectueuses de l’environnement que les additifs antitartre.
Objectif
Crystallization fouling, a process where scale forms on surfaces, is pervasive in nature and technology, negatively impacting the energy conversion and water treatment industries. Despite significant efforts, rationally designed materials that are intrinsically resistant to crystallization fouling without the use of active methods like antiscalant additives (which can persist long after their disposal and the toxicological impact of which in effluent is questioned) remain elusive. This is because antiscalant surfaces are constructed today without sufficient reliance on an intricate but necessary science-base, of how interweaved interfacial thermofluidics, nucleation thermodynamics, and surface nanoengineering control the onset of nucleation and adhesion of frequently encountered scaling salts like calcium carbonate and calcium sulfate. Such scaling salts are common components of fouling deposits in industrial heat exchangers and membranes, which significantly inhibit heat transfer and flow performance. Therefore, guided by interfacial thermofluidic and thermodynamics theories, and employing advanced experimental methods in the areas of surface nanoengineering and diagnostics, this project will develop an integrated knowledge-base for how engineered surfaces can beneficially interact with interfacial transport phenomena in order to significantly advance antiscalant surfaces. We aim to pinpoint mechanisms for inhibiting scale nucleation and reducing adhesion in order to design and engineer antiscalant materials based on the collaborative action of their composition and topography. The effects of surface texture curvature, surface composition, and substrate compliance on scale nucleation and adhesion have intertwined and sometimes competing impacts, which we aim at elucidating to realize high performance scale-phobic surfaces. Connected to this are cutting edge materials fabrication techniques and considerations to the development of surfaces for future applications.
Champ scientifique
- natural sciencesphysical sciencesastronomyplanetary sciencesplanetary geology
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryalkaline earth metals
- natural sciencesphysical sciencesthermodynamics
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsenergy conversion
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
8092 Zuerich
Suisse