Selon l'Organisation mondiale de la santé, environ 785 millions de personnes dans le monde n'ont pas de source d'eau potable. Malgré la grande quantité d'eau sur Terre, il s'agit principalement d'eau de mer et l'eau douce ne représente qu'environ 2,5% du total. L'un des moyens de fournir de l'eau potable est de dessaler l'eau de mer. L'Institut coréen de génie civil et de technologie du bâtiment (KICT) a annoncé le développement d'une membrane en nanofibre électrofilée à performances stables pour transformer l'eau de mer en eau potable par un processus de distillation membranaire.

Le mouillage de la membrane est le problème le plus difficile de la distillation membranaire. Si une membrane présente un mouillage pendant l'opération de distillation membranaire, la membrane doit être remplacée. Le mouillage progressif des membranes a été particulièrement observé pour les opérations de longue durée. Si une membrane est complètement mouillée, la membrane conduit à des performances de distillation membranaire inefficaces, lorsque l'alimentation s'écoule à travers la membrane conduisant à un perméat de mauvaise qualité.

Une équipe de recherche au KICT, dirigé par le Dr Yunchul Woo, a développé des membranes de nanofibres électrofilées coaxiales fabriquées par une nanotechnologie alternative, qui est l'électrofilage. Cette nouvelle technologie de dessalement montre qu'elle a le potentiel d'aider à résoudre la pénurie d'eau douce dans le monde. La technologie développée peut éviter les problèmes de mouillage et également améliorer la stabilité à long terme du processus de distillation membranaire. Une structure hiérarchique tridimensionnelle doit être formée par les nanofibres dans les membranes pour une rugosité de surface plus élevée et donc une meilleure hydrophobie.

La technique d'électrofilage coaxial est l'une des options les plus favorables et les plus simples pour fabriquer des membranes avec des structures hiérarchiques tridimensionnelles. L'équipe de recherche du Dr Woo a utilisé du poly(fluorure de vinylidène-co-hexafluoropropylène) comme noyau et un aérogel de silice mélangé avec une faible concentration de polymère comme gaine pour produire une membrane composite coaxiale et obtenir une surface de membrane superhydrophobe. En réalité, l'aérogel de silice présentait une conductivité thermique beaucoup plus faible par rapport à celle des polymères conventionnels, ce qui a conduit à une augmentation du flux de vapeur d'eau pendant le processus de distillation membranaire en raison d'une réduction des pertes de chaleur par conduction.

La plupart des études utilisant des membranes en nanofibres électrofilées dans des applications de distillation membranaire ont fonctionné pendant moins de 50 heures, bien qu'elles aient montré une performance de flux de vapeur d'eau élevée. Au contraire, L'équipe de recherche du Dr Woo a appliqué le processus de distillation membranaire à l'aide de la membrane de nanofibre électrofilée coaxiale fabriquée pendant 30 jours, qui est de 1 mois.

La membrane coaxiale en nanofibres électrofilées a réalisé un rejet de sel de 99,99 % pendant 1 mois. Sur la base des résultats, la membrane a bien fonctionné sans problèmes de mouillage et d'encrassement, en raison de son faible angle de glissement et de ses propriétés de conductivité thermique. La polarisation en température est l'un des inconvénients importants de la distillation membranaire. Il peut diminuer les performances du flux de vapeur d'eau pendant l'opération de distillation à membrane en raison des pertes de chaleur par conduction. La membrane convient aux applications de distillation membranaire à long terme car elle possède plusieurs caractéristiques importantes telles que, faible angle de glissement, faible conductivité thermique, éviter la polarisation de la température, et des problèmes de mouillage et d'encrassement réduits tout en maintenant des performances de flux de vapeur d'eau élevé sursaturé.

L'équipe de recherche du Dr Woo a noté qu'il est plus important d'avoir un processus stable qu'une performance de flux de vapeur d'eau élevée dans un processus de distillation membranaire disponible dans le commerce. Le Dr Woo a déclaré que « la membrane coaxiale en nanofibres électrofilées a un fort potentiel pour le traitement des solutions d'eau de mer sans souffrir de problèmes de mouillage et peut être la membrane appropriée pour les applications de distillation membranaire à l'échelle pilote et réelle. »