Des chercheurs de l'Université de Manchester et de TWI ont découvert des moyens d'utiliser le graphène pour prolonger la durée de vie des tuyaux utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière.

Publié dans Interfaces de matériaux avancées , l'équipe a trouvé un moyen d'incorporer du graphène dans un revêtement polymère utilisé dans les tuyaux qui transportent le pétrole brut et le gaz du fond marin.

Les tuyaux sont généralement constitués de couches internes de polymère ou composite et d'acier de renforcement externe. Dans ces tuyaux, les fluides peuvent être à très haute pression et à température élevée.

Dans les situations où le dioxyde de carbone (CO 2 ), sulfure d'hydrogène (H 2 S) et l'eau s'infiltre à travers la couche barrière protectrice du tuyau, l'acier peut se corroder entraînant une perte de résistance du tuyau au fil du temps, entraînant un risque de défaillance catastrophique.

Les chercheurs ont découvert que si le graphène était mélangé mécaniquement au plastique, ou si une seule couche de graphène a été appliquée, les gaz pouvaient encore passer.

Cependant, en stratifiant une fine couche de nanoplaquettes de graphène sur du polyamide 11 (PA11) - un plastique souvent utilisé dans ces revêtements - l'équipe a pu produire des structures qui se comportent comme des barrières exceptionnellement bonnes.

Les structures stratifiées multicouches ont été testées à 60 ^o C et à des pressions jusqu'à 400 fois la pression atmosphérique, et ont montré qu'ils réduisaient le CO 2 perméation de plus de 90 % par rapport au PA11 seul, tandis que la perméation de H 2 S peut être réduit à des niveaux indétectables.

Le graphène est le premier matériau bidimensionnel au monde, souple, transparent, plus conducteur que le cuivre, et est connu pour bloquer le passage de l'hélium, le gaz le plus difficile à bloquer.

La corrosion coûte à l'industrie pétrolière et gazière aux États-Unis seulement 1,4 milliard de dollars. Cette technologie a le potentiel de prolonger la durée de vie des canalisations sous-marines et donc de réduire le temps entre les réparations.

Professeur Peter Budd, qui a dirigé l'équipe de Manchester, a déclaré :"Le graphène a de nombreuses propriétés étonnantes, mais il n'est pas toujours facile de les réaliser à grande échelle. Notre travail représente une étape importante pour sortir le graphène du laboratoire et le faire entrer dans le monde réel."

Dr Paul Woollin, Directeur de recherche, TWI, a déclaré :« Cette recherche est un exemple de la façon dont TWI peut travailler efficacement avec des universités de renommée mondiale grâce à son réseau d'innovation, et s'appuyer sur notre capacité de test de pointe et nos experts internes, identifier des solutions uniques et novatrices aux problèmes les plus complexes de l'industrie.

Les membranes en graphène telles que celles-ci ont le potentiel d'ouvrir de vastes nouveaux marchés et de révolutionner d'innombrables processus industriels, tels que les emballages alimentaires, filtration de l'eau et séparation des gaz.