Le groupe de recherche hybride combinant le personnel d'une université de recherche (Université de Groningen) et d'une université appliquée (NHL Stenden). Les membres sont (de gauche à droite) Katja Loos, Chongnan Ye, Rik Brouwer, Renato Lemos Cosse, Vincent Voet et Rudy Folkersma. Crédit :Université de Groningue / Chemport Europe
Scientifiques des polymères de l'Université de Groningue et de l'Université des sciences appliquées de la NHL Stenden, aux Pays-Bas, ont développé une membrane polymère à partir d'acide malique biosourcé. Il s'agit d'une membrane en résine époxy vitrimère superamphiphile qui peut être utilisée pour séparer l'eau et l'huile. Cette membrane est entièrement recyclable. Lorsque les pores sont obstrués par des salissures, il peut être dépolymérisé, nettoyé et ensuite pressé dans une nouvelle membrane. Un article décrivant la création de cette membrane a été publié dans la revue Matériaux avancés le 7 mars 2021.
Comment nettoyer un déversement de pétrole dans l'eau? C'est tout un défi. Membranes superamphiphiles, qui "aime" à la fois l'huile et l'eau, sont une solution prometteuse mais pas encore très pratique. Ces membranes ne sont souvent pas assez robustes pour une utilisation en dehors de l'environnement de laboratoire et les pores de la membrane peuvent se boucher en raison de l'encrassement par les algues et le sable. Chongnan Ye et Katja Loos de l'Université de Groningen et Vincent Voet et Rudy Folkersma de NHL Stenden ont utilisé un type de polymère relativement nouveau pour créer une membrane à la fois solide et facile à recycler.
Réseau dynamique
Dans les années récentes, les chercheurs des deux instituts ont uni leurs forces pour étudier les plastiques vitrimères, matériaux polymères qui ont les propriétés mécaniques et la résistance chimique d'un plastique thermodurci. Cependant, les plastiques vitrimères peuvent également se comporter comme un thermoplastique, car ils peuvent être dépolymérisés et réutilisés. Cela signifie qu'un plastique vitrimère a toutes les qualités pour constituer une bonne membrane pour l'assainissement des déversements d'hydrocarbures. "En outre, il était fabriqué à partir d'acide malique, un monomère naturel, " ajoute Loos.
La nouvelle membrane vitrimère est fabriquée par pressage et frittage de polymères à partir du monomère naturel acide malique. Cette membrane peut être recyclée par broyage à billes et ensuite pressage et frittage. Crédit :Chongnan Ye, Université de Groningue
"Les polymères du vitrimère sont réticulés de manière réversible, " explique Voet. " Ils forment un réseau dynamique, qui permet le recyclage de la membrane. " Le vitrimère est produit par polymérisation par ouverture de cycle catalysée par une base entre l'acide malique vierge et modifié à l'époxyde. Les polymères sont broyés en une poudre par broyage à billes et transformés en une membrane poreuse par le processus de frittage.
L'eau et l'huile se répandront sur la membrane superamphiphile résultante. Lors d'une marée noire, il y a beaucoup plus d'eau que d'huile, ce qui signifie que la membrane est recouverte d'eau qui peut alors passer à travers les pores. Voet :« Le film d'eau à la surface de la membrane maintient l'huile hors des pores afin qu'elle soit séparée de l'eau.
La membrane est suffisamment ferme pour filtrer l'huile de l'eau. Quand le sable et les algues bouchent les pores, la membrane peut être dépolymérisée et recréée à partir des blocs de construction après élimination des polluants. "Nous avons testé cela à une échelle de laboratoire de quelques centimètres carrés, " dit Loos. " Et nous sommes convaincus que nos méthodes sont évolutives, à la fois pour la synthèse du polymère et pour la production et le recyclage de la membrane. » Les scientifiques espèrent qu'un partenaire industriel se chargera de poursuivre le développement.
La création de cette nouvelle membrane pour l'assainissement des déversements d'hydrocarbures montre la puissance de la coopération entre une université de recherche et une université appliquée. "Il y a un moment, nous avons décidé que les groupes polymères des deux instituts ne feraient qu'un, en partageant les élèves, personnel et installations. Nous avons récemment lancé le premier groupe de recherche hybride aux Pays-Bas, " explique Loos. Cela facilite la recherche d'applications pour des matériaux nouvellement conçus. Voet ajoute, "Les chimistes des polymères s'efforcent de lier les structures moléculaires aux propriétés et aux applications des matériaux. Notre équipe de recherche hybride a l'expérience pour faire exactement cela."
