Des scientifiques mettent au point des “nanopores” qui filtrent le sel de l’eau de mer de manière peu coûteuse

Il y a filtration et filtration. Des ingénieurs américains se sont penchés sur cette dernière et ont mis au point une nouvelle méthode nettement plus économe en énergie pour extraire le sel de l’eau de mer, ce qui pourrait présenter d’énormes avantages en termes d’accès à l’eau potable et de lutte contre des problèmes tels que la sécheresse.

Les chercheurs ont mis au point un matériau qui permet à de grands volumes d’eau de passer à travers des trous extrêmement minuscules appelés “nanopores” tout en bloquant le sel et les autres contaminants. Le matériau qu’ils utilisent – une feuille de disulfure de molybdène (MoS2) d’une épaisseur de l’ordre du nanomètre, criblée de ces nanopores – est le plus efficace parmi un certain nombre de membranes en couches minces que les ingénieurs ont modélisées, filtrant jusqu’à 70 % d’eau en plus que le graphène.

“Même si nous avons beaucoup d’eau sur cette planète, il y en a très peu qui est potable”, a déclaré Narayana Aluru, professeur de sciences et d’ingénierie mécaniques à l’université de l’Illinois et responsable de l’étude. Si nous pouvions trouver un moyen efficace et peu coûteux de purifier l’eau de mer, nous ferions de grands progrès pour résoudre la crise de l’eau.”

Le disulfure de molybdène couplé à des nanopores pourrait être cette solution. Si le dessalement n’est pas un concept nouveau, les gains d’efficacité obtenus grâce à ce type de nouveau matériau – à la fois en termes d’énergie nécessaire pour faire fonctionner la filtration, mais aussi de coût de fonctionnement d’un système de dessalement – pourraient faire toute la différence lorsqu’il s’agit de traiter de grandes quantités d’eau de mer.

“Trouver des matériaux pour un dessalement efficace a été un grand problème, et je pense que ce travail jette les bases de la prochaine génération de matériaux”, a déclaré Aluru. “Ces matériaux sont efficaces en termes d’utilisation de l’énergie et d’encrassement, qui sont des problèmes qui pèsent sur la technologie du dessalement depuis longtemps.”

Le dessalement conventionnel repose sur l’osmose inverse pour canaliser l’eau de mer à travers une fine membrane en plastique, mais le processus souffre d’un certain nombre de goulots d’étranglement. Si la membrane semble fine à l’œil nu, d’un point de vue microscopique, elle ressemble davantage à un tube ou à un tunnel qu’à une feuille d’un nanomètre d’épaisseur, ce qui signifie qu’elle nécessite davantage de pression (et donc d’énergie) pour fonctionner. Ils sont également plus susceptibles de se boucher, ce qui augmente les coûts d’exploitation.

En comparaison, l’extrême finesse de la membrane en bisulfure de molybdène permet à l’eau de passer avec beaucoup moins de résistance, ce qui atténue ou annule bon nombre des inconvénients susmentionnés. Mais l’ingéniosité de ce système ne réside pas seulement dans son ingénierie.

“Le MoS2 présente des avantages inhérents en ce sens que le molybdène au centre attire l’eau, puis le soufre de l’autre côté la repousse, de sorte que nous avons un taux beaucoup plus élevé d’eau traversant le pore”, a déclaré Mohammad Heiranian, premier auteur de l’étude. “C’est inhérent à la chimie du MoS2 et à la géométrie du pore, donc nous n’avons pas besoin de fonctionnaliser le pore, ce qui est un processus très complexe avec le graphène.”

Voilà, les amis, le premier filtre à eau de soif au monde. Nous l’adorons ! Les prochaines étapes pour les chercheurs sont de s’associer à des fabricants qui peuvent donner vie à leur technique de dessalement modélisée. La première étape consistera à effectuer des tests, mais ils sont convaincus que leurs résultats – publiés dans Nature Communications – pourraient être appliqués à l’échelle industrielle pour le bien de tous.

“Je suis en Californie en ce moment, et on parle beaucoup de la sécheresse et de la façon de la combattre”, a déclaré Amir Barati Farimani, chercheur postdoctoral à l’université de Stanford, qui a travaillé sur la recherche à l’Illinois en tant qu’étudiant diplômé