Des équipes de recherche essaient différentes approches dans le domaine nanotechnologique pour améliorer les technologies des membranes à eau. L'un d'eux est d'améliorer la purification de l'eau en utilisant les propres canaux de transport d'eau de la nature, aquaporines. Cependant, la construction de membranes adaptées aux processus industriels est un défi.
Les membranes pour la purification de l'eau sont utilisées dans de nombreuses applications et différents types de membranes sont en cours de développement. Aucune membrane ne peut filtrer et purifier entièrement l'eau, mais des améliorations utilisant de nouveaux types de membranes sont apportées.
Dans le projet MEMBAQ (Incorporation of Aquaporins in Membranes for Industrial Applications), financé par la Commission européenne, les chercheurs profitent d'une structure unique que la nature a déjà créée, lorsqu'ils développent une invention nanotechnologique. Ils s'inspirent des canaux de transport d'eau des membranes cellulaires constitués de protéines appelées aquaporines. Seules les molécules d'H2O pures sont laissées passer. Différents types de membranes de filtration d'eau ont été incorporés à ces aquaporines, dans la poursuite d'une technologie nanobiotechnologique révolutionnaire de membrane d'eau qui peut éliminer les particules et les agents pathogènes de l'eau beaucoup plus efficacement, par rapport aux autres membranes du marché.
Le principal défi à l'heure actuelle est de rendre les membranes applicables aux procédés industriels. Cependant, les scientifiques ont parcouru un long chemin en soutenant les aquaporines avec une couche d'hydrogel souple et tissulaire, puis en stabilisant cette couche avec un film de téflon perforé, capable de contenir des gouttelettes d'hydrogel et d'aquaporine. L'objectif du projet est de développer des membranes capables de, par exemple, recycler les eaux usées en eau potable et dessaler l'eau. En outre, cette technologie pourrait servir les clients travaillant sur les semi-conducteurs, car ils utilisent beaucoup d'eau ultra pure, et pourrait rendre cette industrie plus verte en réduisant l'énergie nécessaire pendant le processus de purification de l'eau. Si tout se passe comme prévu, les clients se verront proposer une membrane cinq à dix fois plus performante que les membranes actuellement disponibles sur le marché.
Une autre façon d'améliorer la purification de l'eau grâce à une approche nanotechnologique a été développée par des chercheurs de l'Université de Stanford. Ils ont électrifié une membrane de coton, recouvert de nanofils et nanotubes d'argent, pour tuer les agents pathogènes. Ce mécanisme électrique est utilisé à la place de l'exclusion de taille. Les pores plus gros laissent l'eau s'écouler à travers environ 80, 000 fois plus rapide que ne le permettent les membranes pièges à bactéries et permettent également d'éviter le colmatage des membranes. Plusieurs étages de filtrage sont nécessaires, puisqu'une membrane électrifiée ne tue que 98 pour cent des agents pathogènes. Les chercheurs ont montré que l'électricité nécessaire pour faire passer le courant à travers la membrane pourrait être aussi faible qu'un cinquième des besoins énergétiques d'une pompe de filtration, lorsqu'une quantité d'eau comparable est laissée passer.
Le marché des différentes membranes capables de purifier l'eau est en pleine croissance et les clients pourraient bientôt avoir la possibilité de choisir une membrane qui correspond le mieux à leurs besoins.
