Mattershift, une startup basée à New York avec des anciens du MIT et de Yale a réalisé une percée dans la fabrication de membranes de nanotubes de carbone (CNT) à grande échelle. La startup développe la capacité de la technologie à combiner et séparer des molécules individuelles pour fabriquer de l'essence, diesel, et carburéacteur à base de CO 2 retiré de l'air.

Des tests confirmant que les membranes CNT à grande échelle de Mattershift correspondent aux caractéristiques et aux performances des petits prototypes de membranes CNT précédemment rapportés dans la littérature scientifique ont été publiés aujourd'hui dans Avancées scientifiques . L'article est le résultat d'une collaboration entre Mattershift et des chercheurs des laboratoires du Dr Benny Freeman de l'Université du Texas à Austin et du Dr Jeffrey McCutcheon de l'Université du Connecticut.

Depuis 20 ans, les chercheurs ont montré que les membranes CNT sont extrêmement prometteuses pour une grande variété d'utilisations, y compris la production à faible coût de carburant à l'éthanol, livraison de médicament de précision, le dessalement à basse énergie de l'eau de mer, purification de composés pharmaceutiques, et la catalyse haute performance pour la production de carburants. La difficulté et le coût élevé de la fabrication des membranes NTC les ont confinées aux laboratoires universitaires et ont été fréquemment citées comme le facteur limitant de leur utilisation généralisée. La capacité de Mattershift à produire en masse des membranes CNT libère le potentiel de cette technologie.

"La production à grande échelle de membranes en nanotubes de carbone est une percée dans le domaine des membranes, " a déclaré le Dr Freeman, Professeur de génie chimique à l'UT Austin. « C'est un énorme défi de prendre de nouveaux matériaux comme ceux-ci et de les produire à un niveau commercial, nous sommes donc vraiment ravis de voir ce que Mattershift a fait ici. Il y a un si grand, potentiel inexploré des nanotubes de carbone dans les séparations moléculaires, et cette technologie ne fait qu'effleurer la surface de ce qui est possible."

La société a déjà enregistré ses premières ventes et expédiera des produits plus tard cette année pour une utilisation dans un processus de dessalement d'eau de mer qui utilise la plus petite quantité d'énergie jamais démontrée à l'échelle pilote.

« Nous sommes ravis de travailler avec Mattershift car ses membranes sont spécialement conçues pour permettre aux sels de traverser notre système tout en conservant notre soluté de tirage, " a déclaré John Webley, PDG de Trevi Systems à Petaluma, Californie. « Nous avons déjà fait la démonstration du processus de dessalement énergétique le plus bas au monde dans notre usine pilote aux Émirats arabes unis l'année dernière, et les membranes de Mattershift vont nous permettre de pousser la consommation d'énergie encore plus bas."

Trois avancées significatives ont rendu cette percée possible. D'abord, il y a eu une réduction de 100 fois du coût des nanotubes de carbone au cours des 10 dernières années, avec une augmentation correspondante de leur qualité. Seconde, est la compréhension croissante du comportement de la matière dans des environnements nano-confinés comme l'intérieur des NTC sub-nm, dans lequel les molécules se déplacent en file indienne à des vitesses élevées et agissent différemment de celles des fluides en vrac. Et troisièmement, a été l'augmentation du financement des startups technologiques difficiles, ce qui a permis à Mattershift de passer 5 ans d'intense R&D à développer sa technologie.

"Cette technologie nous donne un niveau de contrôle sur le monde matériel que nous n'avons jamais eu auparavant, " a déclaré le fondateur et PDG de Mattershift, Dr Rob McGinnis. « Nous pouvons choisir quelles molécules peuvent traverser nos membranes et ce qui leur arrive quand elles le font. Par exemple, en ce moment, nous travaillons pour éliminer le CO 2 de l'air et le transformer en carburants. Cela a déjà été fait en utilisant la technologie conventionnelle, mais c'est trop cher pour être pratique. En utilisant notre technologie, Je pense que nous pourrons produire de l'essence à zéro carbone, diesel, et des carburéacteurs moins chers que les combustibles fossiles. »

L'utilisation de membranes CNT pour produire des carburants n'est en fait qu'un exemple d'une technologie prédite par le physicien lauréat du prix Nobel, Richard Feynman dans les années 50, connue sous le nom d'usines moléculaires. Les usines moléculaires fonctionnent en combinant des procédés tels que la catalyse, séparation, purification, et la manipulation à l'échelle moléculaire par des systèmes nanoélectromécaniques (NEMS) pour fabriquer des objets à partir de blocs de construction moléculaires. Chaque nanotube agit comme une bande transporteuse qui remplit des fonctions sur les molécules lors de leur passage, un seul fichier, analogue à la façon dont les usines fonctionnent à l'échelle macro.

« Il devrait être possible de combiner différents types de nos membranes CNT dans une machine qui fait ce que les usines moléculaires sont censées faire depuis longtemps :fabriquer tout ce dont nous avons besoin à partir de blocs de construction moléculaires de base, " dit McGinnis. " Je veux dire, nous parlons d'imprimés aériens. Imaginez avoir un de ces appareils avec vous sur Mars. Vous pouvez imprimer de la nourriture, carburants, matériaux de construction, et des médicaments de l'atmosphère et du sol ou des pièces recyclées sans avoir à les transporter depuis la Terre."