Des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du ministère de l'Énergie (DOE) ont mis au point un revêtement activé par la lumière pour les membranes de filtration, le type utilisé dans les installations de traitement de l'eau, sur les sites de fabrication de semi-conducteurs et dans l'industrie agroalimentaire pour les rendre autonettoyants, éliminant le besoin d'arrêter les systèmes pour les réparer.

Pas cher et efficace, les membranes de filtration d'eau existent depuis des années mais ont toujours été vulnérables au colmatage par des matériaux organiques et inorganiques qui bouchent leurs pores au fil du temps, un phénomène connu sous le nom d'encrassement.

"Tout ce que vous mettez dans l'eau va s'encrasser tôt ou tard, " a déclaré le scientifique principal d'Argonne, Seth Darling.

Darling est directeur du centre Advanced Materials for Energy-Water Systems (AMEWS) d'Argonne, un Energy Frontier Research Center (EFRC) parrainé par le DOE.

"Presque toutes les membranes utilisées dans le monde réel fonctionnent par un mécanisme physique, petits trous qui bloquent tout ce que vous essayez de filtrer, " at-il dit. "Mais ils ne font aucune chimie. C'est ce que nous avons cherché à changer en mettant un revêtement sur la membrane qui lui confère une fonctionnalité chimique."

"C'est ce qui différencie notre découverte des travaux antérieurs dans ce domaine, " dit Seth Darling, scientifique principal au Laboratoire national d'Argonne du ministère de l'Énergie. « La membrane peut continuer à être en service, éliminant le besoin de, par exemple, arrêter un système de filtration pour nettoyer ou remplacer les pièces encrassées."

Alors que ceux qui travaillent dans le domaine de la filtration de l'eau ont réussi à éliminer, nettoyer et remplacer les membranes encrassées, le procédé est loin d'être idéal car il met les membranes - et parfois des systèmes de traitement de l'eau entiers - hors service.

"Ce que nous essayons de faire, c'est d'empêcher cela complètement, " Chéri dit.

Lui et son équipe sont nouveaux, l'avancement à faible coût change la donne pour les industries qui s'appuient sur ce type de technologie.

Le revêtement qu'ils utilisent est à base de dioxyde de titane, ou TiO 2 , qui a été exploré pour les applications de traitement de l'eau pendant des années en raison de sa grande stabilité, non toxicité, faible coût et biocompatibilité.

Darling et son équipe ont poussé la technologie encore plus loin en ajoutant un peu d'azote au mélange. Le processus, appelé dopage à l'azote, rend la membrane sensible à la lumière visible. Le revêtement sert de catalyseur qui décompose les salissures, les libérant de la membrane, le rendant ainsi propre.

"Tio normale 2 fonctionnerait mais seulement avec la lumière ultraviolette, " dit Huiru Zhang, un étudiant diplômé qui a travaillé sur le projet. "Cela peut avoir du sens dans certaines situations, mais elle est beaucoup moins accessible que la lumière visible."

Par rapport au TiO ordinaire 2 , TiO dopé à l'azote 2 les membranes enduites affichent une efficacité photocatalytique 24 fois plus élevée sous la lumière du soleil.

Le succès d'Argonne dans ce domaine est unique :jamais auparavant les scientifiques n'avaient pu faire se nettoyer les membranes alors qu'elles fonctionnaient encore comme filtre.

"C'est ce qui différencie notre découverte des travaux antérieurs dans ce domaine, " Darling dit. " La membrane peut continuer à être en service, éliminant le besoin de, par exemple, arrêter un système de filtration pour nettoyer ou remplacer les pièces encrassées."

Darling et son équipe ont récemment publié leurs découvertes dans la revue Matériaux fonctionnels avancés .

"En principe, notre découverte peut être utilisée partout où les membranes sont dans l'eau, et même comme revêtement sur d'autres composants dans les systèmes d'eau, " Chéri dit.