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Antibiofouling Nanopatterned Electrospun Membranes for Nanofiltration Applications

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De nouveaux filtres à membrane inspirés par la nature ravivent l’espoir de pouvoir recycler l’eau

Même si l’eau recouvre 70 % de notre planète, seulement 3 % de cette eau est douce, dont les deux tiers se trouvent congelés sous forme de glaciers, sans que nous puissions y accéder. Des solutions intelligentes sont nécessaires de toute urgence, car le monde subit une augmentation du stress hydrique et des pénuries d’eau. Le recyclage de l’eau et le dessalement de l’eau de mer deviennent une partie nécessaire des infrastructures du secteur de l’eau. Le projet ANEMONE a mis au point une solution pour recycler l’eau qui surmonte les obstacles rencontrés auparavant.

CHANGEMENT CLIMATIQUE ET ENVIRONNEMENT

ALIMENTATION ET RESSOURCES NATURELLES

© avijit bouri, Shutterstock

Le stress hydrique est un problème mondial de plus en plus important. L’urbanisation rapide, la croissance démographique et les effets du changement climatique se traduisent par une demande en eau supérieure à l’approvisionnement. Certaines régions du monde y répondent par des solutions de recyclage d’eau et de dessalement de l’eau de mer. Toutefois, lorsqu’il s’agit de recyclage d’eau destinée à la consommation, l’éventail d’options est de plus en plus dépendant de la filtration sur membrane. Même si ces systèmes sont efficaces, l’énergie nécessaire pour un traitement sûr rend les coûts de fonctionnement trop élevés pour pouvoir être adoptés de manière généralisée, notamment dans les parties du monde moins industrialisées, où ces solutions sont le plus nécessaires.

Une solution pratique contre la salissure biologique

La filtration sur membrane est très efficace pour le traitement de l’eau, produisant une eau très propre grâce aux petits pores du filtre à membrane qui créent une barrière efficace contre les particules et les agents pathogènes. Elle peut également s’utiliser pour éliminer le sel dissout dans l’eau et, dans certains cas, les agents polluants organiques. Toutefois, les pressions élevées souvent nécessaires pour que ce processus fonctionne efficacement en font une activité à forte intensité énergétique, et donc coûteuse. La salissure biologique est également un problème fréquent: les micro-organismes adhèrent à la membrane et se multiplient, réduisant ainsi l’efficacité des membranes et augmentant le temps d’immobilisation pour les nettoyer. Récemment, la tendance s’est tournée vers des matériaux résistants à la salissure biologique par nature, afin d’inhiber ou de réduire la formation de biofilms. «L’une des stratégies consiste à produire des matériaux dotés d’une structure de surface nanométrique qui réduit la salissure biologique en plus d’être antibactérienne: elle élimine les bactéries en étirant leurs cellules sur la surface nanométrique jusqu’à leur rupture», explique Eoin Casey de l’University College Dublin, titulaire d’une bourse du CER. Dans le cadre du projet ANEMONE (Antibiofouling Nanopatterned Electrospun Membranes for Nanofiltration Applications), soutenu par l’UE, l’équipe de M. Casey a produit des membranes à base de polymères inspirées par les ailes des cigales à l’aide de l’électrofilage, une méthode utilisée pour fabriquer des nanofibres. Conçues pour leur intégration dans des technologies de filtration d’eau, les propriétés physiques et chimiques de ces membranes peuvent être ajustées. Les fibres produites à partir de solutions polymères visqueuses, avec un diamètre pouvant atteindre 20 nm (nanomètre), réunissent les exigences nécessaires pour la filtration sur membrane et présentent également des effets inhérents contre la salissure biologique et les bactéries: des éléments fondamentaux pour produire de l’eau potable propre à un coût abordable. Les travaux d’ANEMONE étaient fondés sur les recherches précédentes de l’équipe, concernant les mécanismes fondamentaux intervenant dans la salissure biologique membranaire, menées dans le cadre du projet AFFIRM, financé par le CER. Ce projet a apporté à l’équipe des connaissances approfondies sur la manière exacte dont les bactéries se comportent dans ce contexte unique qu’est l’interface entre la membrane et le liquide. «Nos tests en laboratoire à petite échelle se sont avérés prometteurs et permettront désormais à l’équipe de s'orienter vers la production de prototypes plus avancés de cette technologie», explique M. Casey.

Une technologie essentielle pour le recyclage de l’eau

Si l’objectif consiste à protéger les populations contre les menaces environnementales, y compris les pénuries d’eau, il sera nécessaire de mettre au point et de soutenir de nouvelles technologies environnementales viables sur le plan commercial. La technologie d’ANEMONE permettra de produire de l’eau propre à un prix réduit et de diminuer l’utilisation de produits chimiques, fournissant ainsi une meilleure solution pour la santé publique et l’environnement. L’équipe développe désormais un prototype à tester dans des systèmes réels de distribution de l’eau. Les données de démonstration fourniront la validation de concept pour les partenaires ou les investisseurs potentiels.

Mots‑clés

ANEMONE, eau potable, stress hydrique, pénurie d’eau, recyclage, dessalement, membrane, cigale, nanométrique, salissure biologique, antibactérien, filtration

Informations projet

N° de convention de subvention: 768731

  • Date de début

    1 Octobre 2017

  • Date de fin

    31 Mars 2019

Financé au titre de:

H2020-EU.1.1.

  • Budget total:

    € 148 805

  • Contribution de l’UE

    € 148 805

Institution d'accueil:

UNIVERSITY COLLEGE DUBLIN, NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND, DUBLIN

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