Une membrane inspirée des moules peut renforcer la durabilité et ajouter de la valeur au traitement des eaux usées industrielles
Une nouvelle membrane nanoporeuse permet une séparation très efficace des composants des eaux usées en vue de leur réutilisation future, offrant aux industries des avantages en termes de durabilité et de valeur ajoutée.
Des ingénieurs ont mis au point un nouveau type de membrane qui sépare les produits chimiques contenus dans les eaux usées de manière si efficace qu'ils peuvent être réutilisés, ce qui offre aux industries une nouvelle possibilité d'améliorer la durabilité tout en extrayant des sous-produits et des produits chimiques précieux des eaux usées.
Des chercheurs ont mis au point une nouvelle membrane très efficace inspirée des moules
University of Bath
Créée pour être utilisée dans le traitement des eaux usées, la membrane nanoporeuse composite à couche mince, connue sous le nom de TFC NPM, présente une capacité "sans précédent" à séparer les sels et autres composants chimiques de l'eau, et pourrait conduire à un traitement et à une gestion plus durables de l'eau dans toute une série d'industries.
Un article de recherche publié dans Nature Water détaille les performances de la membrane et explique comment ses propriétés uniques, dont certains aspects sont inspirés des moules, pourraient ouvrir la voie à une gestion plus durable de l'eau dans des secteurs tels que les produits pharmaceutiques, le pétrole et le gaz, les textiles et la transformation des aliments. L'article est rédigé par des universitaires de l'université britannique de Bath et des collègues basés en Chine, en Corée du Sud, à Singapour, en Australie et en Belgique.
Ils affirment que la membrane pourrait remplacer les équivalents actuels utilisés dans l'électrodialyse, un processus utilisé pour traiter l'eau en transportant des ions à travers des membranes d'une solution à une autre sous l'effet d'un courant électrique. Les membranes existantes sont coûteuses et peuvent atteindre des rendements de séparation de 90 à 95 %. Les auteurs de la nouvelle étude affirment que la nouvelle membrane TFC NPM peut améliorer considérablement ces résultats, avec des rendements de plus de 99 %, tout en consommant moins d'énergie et en étant moins coûteuse.
Ming Xie, maître de conférences en génie chimique à l'université de Bath et l'un des auteurs de l'article, estime que la membrane pourrait faire évoluer la conception du traitement des eaux usées. Il explique : "Traditionnellement, de nombreuses industries considèrent les eaux usées qu'elles produisent comme un déchet commercial qui représente un coût nécessaire pour l'entreprise. Les technologies telles que la membrane que nous avons créée peuvent nous aider à prendre des mesures pour réduire les émissions de carbone en diminuant l'énergie nécessaire au traitement des eaux usées, tout en trouvant des moyens de séparer efficacement les composants qu'elles contiennent, tels que les produits chimiques, les sels, l'énergie, la biomasse et les nutriments, avant de les réutiliser en tant que sous-produits de grande valeur".
Les chercheurs se sont inspirés des moules pour concevoir le revêtement de la surface de la membrane, qui est composé du polymère polyéthylèneimine (PEI) et de polydopamine (PDA), un composé que les moules excrètent et utilisent pour adhérer aux rochers ou au bois dans des conditions humides. L'adhésivité du revêtement rend la membrane très sélective, laissant passer l'eau mais bloquant les autres composés et les matières organiques. Ce processus en plusieurs étapes permet d'améliorer la filtration de l'eau et constitue un moyen très efficace et peu énergivore de fractionner (ou de séparer) les produits chimiques individuellement.
L'électrodialyse est une technologie qui a démontré son adaptabilité à plusieurs applications, en l'occurrence la gestion des flux de déchets hautement salins. Dans le processus d'électrodialyse, le potentiel électrique est utilisé pour entraîner les ions positifs et négatifs des sels dissous à travers une membrane synthétique semi-perméable séparée.
Lors des essais, les chercheurs ont utilisé quatre antibiotiques - ceftriaxone sodique, céfotaxime sodique, carbénicilline disodique et ampicilline sodique - pour démontrer les performances de filtration électrodynamique de la membrane revêtue de PDA/PEI. La membrane a montré une efficacité de récupération sans précédent en éliminant les antibiotiques des solutions d'eau salée (eau et chlorure de sodium NaCl) - avec une efficacité de dessalement supérieure à 99,3 % et une récupération des antibiotiques supérieure à 99,1 %. Si elle est incorporée dans le traitement des eaux usées industrielles, la membrane a la capacité d'effectuer un fractionnement électrodialytique très efficace (séparation) de diverses solutions mixtes organiques/NaCl, plus efficacement que les processus standard existants.
Le co-auteur, le Dr Dong Han Seo du Department of Energy Engineering, Korea Institute of Energy Technology, a déclaré : "Ce travail démontre l'état de l'art de l'électrodialyse pour relever le grand défi de l'industrie pharmaceutique en matière de traitement biologique des eaux usées, afin de permettre une récupération efficace des produits chimiques de grande valeur tout en obtenant de l'eau réutilisable à l'autre bout en utilisant une faible consommation d'énergie".
Le Dr Jiuyang Lin de l'Académie chinoise des sciences, également co-auteur, a déclaré : "Ce revêtement simple mais efficace offre une stabilité à long terme et garantit une faible consommation d'énergie, quelles que soient les conditions des eaux usées. Il s'agit d'une percée dans le domaine de l'électrodialyse pour le traitement des eaux usées, qui implique une conception intelligente de la membrane, de la simulation et de l'analyse".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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