Avec deux milliards de personnes dans le monde n'ayant pas accès à de l'eau potable propre et salubre, recherche conjointe par l'Université Monash, CSIRO et l'Université du Texas à Austin ont publié aujourd'hui dans Avancées des sciences peut offrir une nouvelle solution révolutionnaire.

Tout se résume aux charpentes métallo-organiques (MOF), un matériau étonnant de nouvelle génération qui a la plus grande surface interne de toutes les substances connues. L'éponge comme des cristaux peut être utilisée pour capturer, stocker et libérer des composés chimiques. Dans ce cas, le sel et les ions dans l'eau de mer.

Dr Huacheng Zhang, Le professeur Huanting Wang et le professeur agrégé Zhe Liu et leur équipe de la Faculté d'ingénierie de l'Université Monash à Melbourne, Australie, en collaboration avec le Dr Anita Hill du CSIRO et le professeur Benny Freeman du McKetta Department of Chemical Engineering de l'Université du Texas à Austin, ont récemment découvert que les membranes MOF peuvent imiter la fonction de filtrage, ou « sélectivité ionique », des membranes cellulaires organiques.

Avec le développement ultérieur, ces membranes ont un potentiel important pour remplir la double fonction d'élimination des sels de l'eau de mer et de séparation des ions métalliques d'une manière très efficace et rentable, offrant une nouvelle approche technologique révolutionnaire pour les industries de l'eau et des mines.

Actuellement, les membranes d'osmose inverse sont responsables de plus de la moitié de la capacité mondiale de dessalement, et la dernière étape de la plupart des procédés de traitement de l'eau, pourtant ces membranes peuvent être améliorées d'un facteur 2 à 3 en consommation d'énergie. Ils ne fonctionnent pas sur les principes de la déshydratation des ions, ou le transport sélectif d'ions dans les canaux biologiques, le sujet du prix Nobel de chimie 2003 décerné à Roderick MacKinnon et Peter Agre, et ont donc des limites importantes.

Dans l'industrie minière, des procédés membranaires sont en cours de développement pour réduire la pollution de l'eau, ainsi que pour récupérer des métaux précieux. Par exemple, les batteries lithium-ion sont désormais la source d'alimentation la plus populaire pour les appareils électroniques mobiles, toutefois aux taux de consommation actuels, il y a une demande croissante susceptible d'exiger la production de lithium à partir de sources non traditionnelles, comme la récupération de l'eau salée et des flux de traitement des déchets. Si économiquement et technologiquement faisable, l'extraction et la purification directes du lithium à partir d'un système liquide aussi complexe auraient de profonds impacts économiques.

Ces innovations sont désormais possibles grâce à cette nouvelle recherche. Le professeur Huanting Wang de l'Université Monash a déclaré :« Nous pouvons utiliser nos découvertes pour relever les défis du dessalement de l'eau. Au lieu de compter sur les processus actuels coûteux et énergivores, cette recherche ouvre la possibilité d'éliminer les ions de sel de l'eau d'une manière beaucoup plus économe en énergie et écologiquement durable. »

"Aussi, ce n'est que le début du potentiel de ce phénomène. Nous poursuivrons nos recherches sur la manière dont la sélectivité des ions lithium de ces membranes peut être davantage appliquée. Les ions lithium sont abondants dans l'eau de mer, Cela a donc des implications pour l'industrie minière qui utilise actuellement des traitements chimiques inefficaces pour extraire le lithium des roches et des saumures. La demande mondiale de lithium nécessaire pour l'électronique et les batteries est très élevée. Ces membranes offrent le potentiel d'un moyen très efficace d'extraire les ions lithium de l'eau de mer, une ressource abondante et facilement accessible."

S'appuyant sur la compréhension scientifique croissante des MOF, Le Dr Anita Hill du CSIRO a déclaré que la recherche offre une autre utilisation potentielle dans le monde réel pour le matériau de prochaine génération. « La perspective d'utiliser des MOF pour une filtration durable de l'eau est incroyablement excitante du point de vue du bien public, tout en offrant un meilleur moyen d'extraire les ions lithium pour répondre à la demande mondiale pourrait créer de nouvelles industries pour l'Australie, " a déclaré le Dr Hill.

Le professeur Benny Freeman de l'Université du Texas à Austin déclare :"L'eau produite à partir des champs de gaz de schiste au Texas est riche en lithium. Concepts avancés de matériaux de séparation, tel que cela, pourrait potentiellement transformer ce flux de déchets en une opportunité de récupération de ressources. Je suis très reconnaissant d'avoir eu l'occasion de travailler avec ces distingués collègues de Monash et du CSIRO via la Commission Fulbright australo-américaine pour la Chaire Fulbright Distinguished des États-Unis en science, Technologie et innovation parrainé par l'Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO)."