Dégradation climatique causée par le dioxyde de carbone (CO 2 ) l'émission dans l'atmosphère est un problème existentiel majeur auquel l'humanité est confrontée. La solution la plus acceptable serait l'arrêt complet de l'utilisation des combustibles fossiles, ou au moins une réduction rapide de leur utilisation par tous les pays, conformément à l'accord de Paris. Cela garantira que le réchauffement planétaire est limité à 2 degrés C. Les réductions d'émissions sont lentes, cependant, et il est peu probable que la plupart des pays atteignent les objectifs de l'accord.

Solutions technologiques pour le CO massif 2 la prévention des émissions est donc indispensable. Quelques technologies pour le CO 2 Capturer, par exemple, sorption par des produits chimiques aminés liquides, sont déjà suffisamment matures pour être appliqués à grande échelle. Cependant, ils sont coûteux et s'accompagnent d'un fardeau d'élimination des produits chimiques toxiques une fois qu'ils perdent leur CO 2 propriété contraignante. Les technologies alternatives sont donc d'une grande importance.

La séparation des gaz à l'aide de membranes apparaît comme une technologie clé pour l'établissement d'une société durable. Un large déploiement de membranes peut aider à capturer d'énormes quantités de dioxyde de carbone émis dans les processus industriels. Contrairement au CO conventionnel 2 Capturer, la séparation des gaz avec des membranes promet d'être rentable. Cependant, pour obtenir du CO économique 2 capture à grande échelle, les membranes ont besoin de plusieurs caractéristiques critiques :CO rapide 2 transport à travers leur structure; CO élevé 2 sélectivité (c'est-à-dire être une barrière moins perméable aux autres gaz); résistance mécanique et résistance chimique. En outre, les membranes doivent être composées de matériaux peu coûteux en production de masse, les polymères organiques (plastiques et caoutchoucs conventionnels) sont donc les plus intéressants pour les applications industrielles.

Les composites à couche mince représentent une architecture spécifique de membranes pour fournir une structure robuste pour les applications industrielles. Ces membranes, qui contiennent de multiples couches fonctionnelles (faites de polymères organiques), offrir une bonne solution pour le CO à grande échelle 2 Capturer. Cependant, polymères organiques de référence avec les meilleures performances de séparation (haute teneur en CO 2 perméabilité et CO élevé 2 /N 2 sélectivité) ne présentent pas encore des performances de séparation satisfaisantes en raison de leur incapacité à former suffisamment d'épaisseur, membranes sans défaut et mécaniquement stables.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs rapportent pour la première fois comment des couches sélectives minces d'une épaisseur de plusieurs nanomètres peuvent être utilisées pour obtenir les propriétés de séparation souhaitées. Ils ont utilisé des polymères bien connus pour l'étude :le polyéther bloc amide (Pebax-1657) comme couche sélective et le polydiméthylsiloxane (PDMS) comme couche de gouttière. Ils ont examiné ce qui se passe avec la propriété de séparation des gaz lorsque l'épaisseur de la couche sélective a été poussée à l'extrême de plusieurs nanomètres. Ils rapportent que lorsqu'une couche sélective de membranes de séparation devient très mince, il peut former une interface spécifique avec la couche de gouttière dans une structure composite. Cette interface à l'échelle nanométrique a fourni une sélectivité étonnamment élevée vis-à-vis du CO 2 . Le traitement plasma doux et ultra-court de la couche de PDMS hydrophobe nécessaire pour favoriser l'adhésion avec la couche sélective hydrophile s'est révélé être un outil pour contrôler et ajuster l'activité de l'interface moléculaire entre deux polymères.

Ils ont constaté que cette interface avait un impact déterminant sur le CO 2 sélectivité. Avec des taux de perméation élevés permis par une faible épaisseur, les membranes s'intègrent bien dans le domaine des propriétés de séparation nécessaires pour le CO industriel 2 capturer (par exemple, captage postcombustion dans les centrales à combustibles fossiles). Ces résultats ouvrent un nouveau domaine inexploré de séparation de gaz régie par l'interface qui peut être utilisé par les ingénieurs pour concevoir des membranes plus efficaces pour une variété d'applications utiles.