Avec l'intensification de la sécheresse en Californie, l'État a accéléré la construction d'usines de dessalement. Cependant, en raison des coûts élevés de construction et d'exploitation, ainsi que les préoccupations environnementales, il est peu probable que l'eau de mer récupérée représente plus qu'une petite fraction des réserves d'eau propre de l'Amérique pendant un certain temps. En dehors des autres frais, les immenses quantités d'énergie nécessaires pour produire de l'eau propre à partir d'eau de mer continuent de faire du dessalement une solution de niche dans la plupart des régions du monde.

Quand Jeffrey Grossman, professeur au Département de science et d'ingénierie des matériaux (DMSE) du MIT, a commencé à chercher si de nouveaux matériaux pourraient réduire le coût du dessalement, il a été surpris de constater le peu d'argent consacré à la recherche et au développement pour résoudre le problème.

"Un milliard de personnes dans le monde n'ont pas un accès régulier à l'eau potable, et cela devrait plus que doubler au cours des 25 prochaines années, " dit Grossman. " L'eau dessalée coûte cinq à dix fois plus que l'eau municipale ordinaire, pourtant, nous n'investissons pas assez d'argent dans la recherche. Si nous n'avons pas d'énergie propre, nous avons de sérieux problèmes, mais si nous n'avons pas d'eau, nous mourrons."

Chez le Groupe Grossman, qui explore le développement de nouveaux matériaux pour résoudre les problèmes d'énergie propre et d'eau, une solution possible est peut-être à portée de main. Le laboratoire de Grossman a démontré de solides résultats montrant que de nouveaux filtres fabriqués à partir de graphène pourraient grandement améliorer l'efficacité énergétique des usines de dessalement tout en réduisant potentiellement d'autres coûts.

Graphène, qui résulte du tranchage d'une couche de graphite d'épaisseur atomique, apparaît de plus en plus comme un matériau merveilleux. Le Groupe Grossman, par exemple, envisage également de l'utiliser comme alternative moins chère au silicium pour la fabrication de cellules solaires.

« Cela n'a jamais été une période plus excitante pour être un scientifique des matériaux, " dit Grossman. " Quand vous regardez les technologies propres ou la filtration de l'eau, vous constatez que le goulot d'étranglement de la conversion d'énergie provient du matériau. Nous pouvons maintenant concevoir des matériaux à peu près jusqu'à l'échelle de l'atome de presque toutes les manières que nous voulons, adapter les matériaux d'une manière qui était auparavant impossible. Il y a une convergence émergente dans laquelle nous sommes confrontés à des problèmes extrêmement urgents qui ne peuvent être résolus qu'en développant de nouveaux matériaux. »

Filtres au graphène :jusqu'à 50 % d'énergie en moins

Isolé pour la première fois en 2003, le graphène a différents électriques, optique, et des propriétés mécaniques que le graphite. "C'est plus fort que l'acier, et il a des propriétés de tamisage uniques, " dit Grossman. À seulement un atome d'épaisseur, il y a beaucoup moins de pertes par friction lorsque vous poussez l'eau de mer à travers un filtre en graphène perforé par rapport aux filtres en plastique polyamide utilisés depuis 50 ans, il dit.

« Nous avons montré que les filtres en graphène perforé peuvent gérer les pressions d'eau des usines de dessalement tout en offrant une perméabilité des centaines de fois supérieure, " explique Grossman. " Le processus de pompage de l'eau de mer à travers des filtres représente environ la moitié des coûts d'exploitation d'une usine de dessalement. Avec du graphène, nous pourrions utiliser jusqu'à 50 % d'énergie en moins."

Un autre avantage est que les filtres en graphène ne sont pas encrassés par la bio-croissance à peu près au taux qui se produit avec les filtres en polyamide. Les usines de dessalement fonctionnent souvent avec une efficacité réduite en raison de la nécessité de nettoyer fréquemment les filtres. En outre, le chlore utilisé pour nettoyer les filtres réduit l'intégrité structurelle du polyamide, nécessitant un remplacement fréquent. Par comparaison, Le graphène résiste aux effets néfastes du chlore.

Selon Grossman, vous pouvez facilement remplacer les filtres en polyamide par des filtres en graphène dans les usines existantes. Comme les filtres en polyamide, les filtres en graphène peuvent être montés sur des supports robustes en polysulfone, qui ont des trous plus grands qui tamisent les particules.