Ingénieurs de l'Université de Californie, Riverside a développé une nouvelle façon de récupérer près de 100 pour cent de l'eau à partir de solutions salines hautement concentrées. Le système atténuera les pénuries d'eau dans les régions arides et réduira les préoccupations concernant l'élimination de la saumure à haute salinité, tels que les déchets de fracturation hydraulique.

La recherche, qui implique le développement d'un élément chauffant à base de nanotubes de carbone qui améliorera considérablement la récupération d'eau douce lors des procédés de distillation membranaire, a été publié aujourd'hui dans la revue Nature Nanotechnologie . David Jasby, professeur adjoint de génie chimique et environnemental au Bourns College of Engineering de l'UCR, conduit le projet.

Alors que l'osmose inverse est la méthode la plus courante pour éliminer le sel de l'eau de mer, les eaux usées, et eau saumâtre, il n'est pas capable de traiter des solutions salines très concentrées. De telles solutions, appelés saumures, sont générés en quantités massives lors de l'osmose inverse (en tant que déchets) et de la fracturation hydraulique (en tant qu'eau produite), et doivent être éliminés correctement pour éviter les dommages environnementaux. Dans le cas de la fracturation hydraulique, l'eau produite est souvent évacuée sous terre dans des puits d'injection, mais certaines études suggèrent que cette pratique peut entraîner une augmentation des tremblements de terre locaux.

Une façon de traiter la saumure est la distillation membranaire, une technologie de dessalement thermique dans laquelle la chaleur entraîne la vapeur d'eau à travers une membrane, permettant une récupération supplémentaire de l'eau tandis que le sel reste derrière. Cependant, les saumures chaudes sont très corrosives, rendant les échangeurs de chaleur et autres éléments du système coûteux dans les systèmes de distillation à membrane traditionnels. Par ailleurs, parce que le processus repose sur la capacité calorifique de l'eau, les récupérations en un seul passage sont assez faibles (moins de 10 %), conduisant à des exigences complexes de gestion de la chaleur.

« Dans un scénario idéal, le dessalement thermique permettrait de récupérer toute l'eau de la saumure, laissant derrière lui une infime quantité de solide, sel cristallin qui pourrait être utilisé ou éliminé, " dit Jassby. " Malheureusement, les procédés actuels de distillation membranaire reposent sur une alimentation constante de saumure chaude sur la membrane, ce qui limite la récupération d'eau à travers la membrane à environ 6 pour cent.

Pour améliorer cela, les chercheurs ont développé une membrane auto-chauffante à base de nanotubes de carbone qui chauffe uniquement la saumure à la surface de la membrane. Le nouveau système a réduit la chaleur nécessaire au processus et augmenté le rendement de l'eau récupérée à près de 100 %.

En plus des performances de dessalement considérablement améliorées, l'équipe a également étudié comment l'application de courants alternatifs à l'élément chauffant à membrane pourrait empêcher la dégradation des nanotubes de carbone dans l'environnement salin. Spécifiquement, une fréquence seuil a été identifiée où l'oxydation électrochimique des nanotubes a été empêchée, permettant aux films de nanotubes de fonctionner pendant des durées significatives sans réduction des performances. Les informations fournies par ce travail permettront d'utiliser des éléments chauffants à base de nanotubes de carbone dans d'autres applications où la stabilité électrochimique des nanotubes est un problème.