Une « autoroute moléculaire » ultra-performante pourrait révolutionner les procédés industriels
Une nouvelle technologie membranaire permettant une séparation plus rapide et plus précise des molécules pourrait améliorer l'efficacité et la durabilité des procédés industriels à forte consommation d'énergie
Annonces
Des chercheurs en génie chimique de l'Université du Queensland ont mis au point une technologie permettant aux molécules de traverser efficacement les membranes sans nuire aux performances de séparation.
Le professeur Xiwang Zhang, ingénieur chimiste et directeur du Centre Dow pour l’innovation en ingénierie durable de l’Université du Queensland ainsi que du Centre d’excellence ARC pour la transformation électrochimique verte du dioxyde de carbone, a déclaré que cette avancée répondait à un défi de longue date dans le domaine de la technologie membranaire.
« Permettre aux molécules de se déplacer plus rapidement tout en conservant une précision de séparation exceptionnelle pourrait réduire la consommation d’énergie dans ces procédés industriels », a-t-il déclaré.
« Les industries ont besoin de membranes capables de traiter rapidement de grands volumes de matières, tout en ne laissant passer que les molécules souhaitées.
« Or, plus les molécules se déplacent rapidement à travers une membrane, plus il devient difficile de les séparer avec précision.
Surmonter ce compromis a été l’un des plus grands défis de la science des membranes. »
Pour s’attaquer à ce problème, les chercheurs se sont penchés sur l’intérieur même de la membrane, en se concentrant sur de minuscules canaux de moins d’un nanomètre de large, soit environ 100 000 fois plus fins qu’un cheveu humain.
« Ces canaux sont comme des “autoroutes moléculaires” et constituent un élément crucial de la technologie membranaire, mais ils présentent souvent des barrières de frottement et d’adhérence », a expliqué le professeur Zhang.
« Il est très difficile de repenser cette autoroute ; nous nous sommes donc posé une question simple : plutôt que de nous contenter de modifier la taille ou la composition chimique de ces autoroutes, pourrions-nous les rendre dynamiques afin d’aider les molécules à se déplacer plus rapidement ?
« L’introduction d’ions ammonium auto-rotatifs dans les nano-canaux pourrait améliorer considérablement le transport moléculaire.
« La mobilité naturelle des particules d’ammoniac a permis de transformer un canal autrefois rigide et statique en un environnement de transport dynamique favorisant un meilleur transfert d’énergie et un déplacement efficace.
« Les molécules auto-rotatives agissent comme un tourniquet qui nous aide à réguler avec précision le trafic moléculaire tout en maintenant la vitesse de déplacement des molécules.
« En substance, nous avons amélioré ces autoroutes afin de bénéficier du meilleur des deux mondes : vitesse et sélectivité. »
Lors d’expériences de séparation de l’éthanol et de l’eau, les chercheurs ont réussi à démontrer une amélioration par dix de la précision de la séparation par rapport à une membrane de filtration standard.
« Notre nouvelle membrane a augmenté le transport de l’eau d’environ 44 % et réduit celui de l’éthanol de 90 % », a déclaré le professeur Zhang.
Le professeur Zhang a indiqué que la prochaine étape consisterait à transposer cette technologie dans des applications pratiques, notamment les séparations industrielles à faible consommation d’énergie, la valorisation des ressources, l’utilisation du CO₂ et la protection de l’environnement.
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.
Publication originale
Autres actualités du département science
