Une nouvelle membrane fabriquée à partir de matériaux mouillés par l'eau a des pores de piégeage de gaz spécialement conçus qui lui permettent de séparer simultanément le chaud, salé de frais, l'eau pure tout en facilitant le transfert de vapeur pure d'un côté à l'autre. Ce principe, conçu par les chercheurs du KAUST, pourrait conduire à plus vert, membranes de dessalement moins chères.

Actuellement, Les membranes perfluorocarbonées super hydrofuges sont couramment utilisées pour un processus de dessalement connu sous le nom de distillation membranaire (MD). Mais les perfluorocarbures sont chers, non biodégradable et vulnérable à l'encrassement et aux dommages à des températures plus élevées, explique Ratul Das, boursier postdoctoral de la KAUST.

Dans le but de développer des alternatives sans perfluorocarbure, Himanshu Mishra et son équipe de chercheurs du Centre de dessalement et de réutilisation de l'eau de KAUST se sont inspirés de deux insectes :les collemboles qui vivent dans les sols humides et les patineurs de mer qui vivent dans les océans ouverts. Les deux ont des microtextures en forme de champignon couvrant leurs cuticules et leurs poils qui peuvent spontanément emprisonner de l'air vital si les insectes sont immergés dans l'eau. "Nous avons imité ces caractéristiques sur des matériaux humides (non résistants à l'eau). Les surfaces résultantes emprisonnent l'air de manière robuste lors de l'immersion dans des liquides. L'idée de membranes piégeant les gaz est née, " dit Mishra.

L'équipe de Mishra a développé des protocoles pour créer des pores verticaux dans des feuilles minces. Les diamètres des entrées et des sorties des pores étaient brusquement plus petits que les canaux des pores. "Nous avons commencé par jouer avec de fines plaquettes de silicium pour développer des pores avec ces bords rentrants, " dit Mishra. " Ces bords empêchent les liquides de pénétrer dans les pores, " explique-t-il. " Nous avons pu réaliser la fonction de membranes perfluorées en exploitant cette texture bio-inspirée à l'aide de matériaux mouillés par l'eau, ce qui peut sembler défier les idées reçues." Lorsqu'une membrane de silicium avec de simples pores cylindriques est immergée dans l'eau, il est complètement rempli en 1 seconde. Membranes piégeant les gaz de silice (GEM), d'autre part, emprisonner l'air solidement dans leurs pores lorsqu'ils sont immergés dans l'eau, et peut rester intact pendant plus de six semaines.

L'équipe a ensuite exploré l'application du même principe à un produit moins cher, matériau humide facilement fabriqué appelé poly-méthacrylate de méthyle (PMMA), explique Sankara Arunachalam, un technicien de recherche dans l'équipe de Mishra. « Les PMMA-GEM séparent de manière robuste les flux de chaleur, alimentation salée à partir d'eau froide pendant plus de 90 heures avec un rejet de sel de 100 pour cent, " il dit.

"A notre connaissance, il s'agit de la toute première démonstration de membranes MD dérivées de matériaux intrinsèquement mouillants, " dit Mishra. " Les avantages sont évidents :les plastiques courants mouillés par l'eau, comme le PMMA, sont nettement moins chers que les perfluorés, sont respectueux de l'environnement, et peut résister à des conditions opérationnelles plus difficiles. Des enquêtes interdisciplinaires sont nécessaires pour évaluer l'évolutivité et la fiabilité de cette approche. »

Les résultats pourraient libérer le potentiel des matériaux communs humides d'eau pour des dessalement moins cher.