Une membrane composée de polymères séquencés a les tailles de pores personnalisables et uniformes nécessaires pour filtrer ou récupérer des substances particulières des eaux usées, les chercheurs disent dans une revue publiée dans npj eau propre .

Certaines régions du monde ont un besoin croissant de produire de l'eau potable à partir des eaux usées en raison de rejets chimiques excessifs dans les sources d'eau typiques ou du manque de précipitations. Des chercheurs de l'Université Purdue et de l'Université de Notre Dame pensent qu'une membrane polymère séquencée pourrait non seulement améliorer le dessalement et la filtration des eaux usées, mais pourrait également être utilisé dans les futurs procédés hybrides de traitement de l'eau qui récupèrent simultanément des substances à d'autres fins.

« Les membranes de nanofiltration actuelles utilisées pour le dessalement ont tendance à séparer les choses en fonction de la taille et des interactions électrostatiques, mais pas d'identité chimique, " a déclaré Bryan Boudouris, Robert et Sally Weist professeur agrégé de génie chimique de Purdue. "Si nous adaptons la bonne membrane à la bonne application pour commencer, alors moins d'énergie est utilisée."

Un problème avec les membranes de nanofiltration est la taille irrégulière des pores qui a tendance à laisser entrer trop de substance dans l'eau filtrée. En raison des fortes liaisons covalentes qui relient les blocs de différents polymères dans une membrane polymère à blocs, des trous à l'échelle nanométrique par opposition à ceux à l'échelle macroscopique se forment entre les polymères. Cela se traduit par un motif plus dense de pores plus petits de la même taille dans toute la membrane, que les ingénieurs peuvent ajuster afin d'interdire l'entrée d'une variété de particules.

Les polymères séquencés tiennent également compte du fait que différentes substances réagissent différemment aux membranes en raison de propriétés chimiques. Modification du troisième bloc, qui tapisse l'intérieur d'une ouverture de pore, attire certaines molécules plutôt que d'autres.

"Le troisième bloc est quelque chose que nous pouvons contrôler raisonnablement bien et, avec un peu de chance, c'est finalement contrôler le rejet ou l'absorption de choses dans l'eau ou le fluide que vous souhaitez éliminer, " a déclaré David Corti, Professeur Purdue de génie chimique.

La possibilité de personnaliser la taille des pores et la chimie signifie que les membranes polymères séquencées pourraient récupérer plus efficacement des ressources précieuses, comme l'or et l'argent, et les métaux lourds qui doivent être éliminés d'une manière particulière ou collectés pour d'autres usages, dit Boudouris.

En faisant ainsi, les membranes seraient idéales pour d'éventuels procédés hybrides de traitement de l'eau, qui dessalent l'eau, récupèrent les nutriments et capturent les métaux.

« Dans les futurs procédés hybrides, une étape de dessalement peut être une étape de finition finale pour produire de l'eau potable après que plusieurs étapes en amont aient été utilisées pour récupérer de la matière ou de l'énergie à partir d'un flux d'eaux usées, " dit Guillaume Phillip, Université de Notre Dame professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire.

Alors que les membranes polymères séquencées seraient légèrement plus chères à produire que les membranes de nanofiltration, leur résilience et leur capacité à réduire les demandes chimiques pour le nettoyage des membranes signifient moins d'investissement en capital et d'impact environnemental.

« Si le potentiel des membranes polymères séquencées pour les applications de dessalement peut être réalisé, et ces membranes sont plus sélectives et plus résistantes que les membranes de dessalement de pointe actuelles, leur coût accru pourrait être compensé par la capacité de réduire les coûts d'exploitation et d'investissement du dessalement, ", a déclaré Philippe.

La multifonctionnalité d'un polymère séquencé ne se limite pas aux installations de traitement de l'eau; les routards pourraient également utiliser ces membranes lors de randonnées pédestres.

"Les filtres utilisés par les routards sont équipés d'une variété de différents types de membranes sélectives en fonction de la taille, les films polymères séquencés pourraient donc être utilisés comme remplacements potentiels, ", a déclaré Philippe.