Santé

Une membrane de graphène révolutionnaire peut instantanément transformer l’eau de mer en eau douce potable.

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Des chercheurs britanniques ont mis au point un tamis à oxyde de graphène conçu pour éliminer le sel de l’eau de mer. Le tamis pourrait être très efficace pour filtrer le sel, ce qui pourrait contribuer à fournir de l’eau potable propre à des millions de personnes qui n’y ont pas facilement accès. Les chercheurs vont maintenant tester le tamis en graphène contre les membranes de dessalement actuelles.

Le graphène a d’abord été développé dans un laboratoire par des chercheurs de l’Université de Manchester en 2004. Le matériau était constitué d’atomes de carbone dans un réseau hexagonal. Il était connu pour être aussi flexible que le caoutchouc mais plus conducteur que le cuivre. Le matériau était également 200 fois plus résistant que l’acier. Il s’est avéré difficile de produire en masse des graphènes à couche unique par des méthodes existantes telles que le dépôt chimique en phase vapeur, alors que les procédés de production actuels coûtent une fortune.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont utilisé un dérivé chimique appelé oxyde de graphène. Selon les chercheurs, le dérivé chimique peut être produit par un simple processus d’oxydation en laboratoire. “En tant qu’encre ou solution, nous pouvons la composer sur un substrat ou un matériau poreux. Alors on peut l’utiliser comme membrane. En termes d’évolutivité et de coût du matériau, l’oxyde de graphène a un avantage potentiel par rapport au graphène monocouche”, a déclaré le chercheur principal, le Dr Rahul Nair, dans un rapport de la BBC. Par contre, les graphènes à couche unique du Dr Nair devront être forés pour les rendre perméables. Toutefois, si les trous de forage sont plus grands qu’un nanomètre, le sel pourra passer à travers.

Fonctionnement de la nouvelle membrane en oxyde de graphène

Les données des essais précédents ont montré que le tamis à oxyde de graphène s’est légèrement agrandi lorsqu’il a été immergé dans l’eau. Cela a ensuite permis à de plus petites particules de sel d’entrer simplement par les pores. Cependant, les recherches actuelles ont montré que la fixation de parois en résine époxy de chaque côté du tamis l’empêchait efficacement de se dilater. L’arrêt du gonflement de la membrane a également aidé les chercheurs à ajuster ses propriétés. Un exemple de cela est de laisser passer plus ou moins de sel ordinaire.

Selon les chercheurs, les sels communs, une fois dissous, forment toujours une coquille de molécules d’eau autour des molécules de sel. Cela permet aux minuscules capillaires de la membrane d’empêcher le sel de s’écouler. Selon le Dr Nair, les sels auront de la difficulté à passer, car ils ont toujours besoin de molécules d’eau. La taille des coquilles des molécules d’eau formées par les sels était plus grande que la taille du canal, c’est pourquoi elles ne peuvent pas passer au travers. Par contre, les molécules d’eau s’écoulent facilement à travers les capillaires de la membrane en raison de leur taille presque similaire.

“Lorsque la taille des capillaires est d’environ un nanomètre, ce qui est très proche de la taille de la molécule d’eau, ces molécules forment un bel ensemble interconnecté comme un train. Cela accélère le mouvement de l’eau : si vous poussez plus fort d’un côté, les molécules se déplacent toutes de l’autre côté à cause des liaisons hydrogène entre elles. Vous ne pouvez obtenir cette situation que si la taille du canal est très petite “, explique le Dr Rahul Nair.

Selon le Dr Nair, l’étude a été la première à démontrer que la mise au point de membranes dont la taille des pores est uniforme pourrait constituer un grand pas en avant et offrir des possibilités d’améliorer davantage l’efficacité des procédés de dessalement. (Connexe : La nouvelle technologie de dessalement convertit l’eau de mer en eau douce à moindre coût.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnology.

Toutefois, l’expert externe Ram Devanathan, du Pacific Northwest National Laboratory de Richland, a déclaré qu’il fallait faire plus de travail pour produire en masse des membranes en oxyde de graphène peu coûteuses. “La séparation sélective des molécules d’eau des ions par restriction physique de l’espacement des couches intermédiaires ouvre la voie à la synthèse de membranes peu coûteuses pour le dessalement. Le but ultime est de créer un dispositif de filtration qui produira de l’eau potable à partir d’eau de mer ou d’eaux usées avec un minimum d’énergie “, a déclaré le Dr Devanathan, selon le site BBC.com.

Pour plus d’informations sur les derniers développements en matière de traitement de l’eau, vous pouvez consulter Preparedness.news.

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