Eau - Du graphène contre la soif dans le monde?

L'équipe de Jeffrey Grossman de l'Université de Technologie du Massachussetts (MIT) vient de mettre au point une alternative économique aux méthodes de desalinisation de l'eau de mer utilisées habituellement. Il s'agit de membranes en graphène qui permettraient, à terme, de rendre potable les 97% d'eau salée du globe.

Trouver des solutions à l'épuisement des ressources terrestres, notamment l'eau potable, est urgent. Une de ces solutions serait le dessalement de l'eau marine, qui consiste en 97% des ressources en eau de la Terre. Des chercheurs de l'Institut de Technologie du Massachusetts (MIT) viennent de montrer dans la revue Nano Letters que des membranes fabriquées avec du graphène seraient plus efficaces et moins coûteuses en énergie que les membranes employées actuellement.

La technique courante de dessalage de l'eau de mer utilise le phénomène d'osmose inverse avec des membranes poreuses. Or, celles-ci nécessitent une pression très élevée et donc beaucoup d'énergie. C'est pourquoi les chercheurs du Département de Science et Génie des Matériaux de MIT ont eu l'idée de remplacer les membranes habituelles par des membranes au graphène, mille fois moins épaisses et nécessitant moins d'énergie. Le graphène se présente en effet sous la forme d'une couche d'épaisseur égale à un atome de carbone. De plus, il est l'un des matériaux connus les plus résistants.

David Coehn-Tanugi, un des membres de l'équipe qui a réalisé les travaux, explique comment se sont passées les recherches, sous la houlette du professeur Jeffrey Grossman: "En utilisant un outil de calcul appelé Molecular Dynamics, nous avons modélisé le comportement de l'eau salée qui s'écoule à travers les membranes de graphène à l'échelle atomique. Nos simulations montrent que le graphène pourrait permettre à l'eau de traverser la membrane avec une perméabilité supérieure à 100 fois celle des membranes existantes, tout en rejetant toujours le sel. Le moyen d'y parvenir consiste à introduire de petits pores de l'ordre d'un milliardième de mètre [soit un nanomètre NDLR] dans la structure du graphène. [...] Et parce que le graphène est l'un des matériaux les plus résistants, cette membrane est capable de résister aux pressions nécessaires au dessalement de l'eau".

Malgré leurs grandes qualités, les membranes en graphène simulées par l'ordinateur présentent deux problèmes à leur réalisation concrète. Tout d'abord, il faudrait réussir à produire du graphène en grande quantité de manière peu coûteuse. Ensuite, on ne sait pas encore fabriquer des feuillets de graphène avec des pores aussi petits. Mais l'équipe de recherche qui a réalisé l'étude, consciente de ces difficultés, est optimiste: "Il reste encore beaucoup de travail à faire sur ce sujet, mais nous sommes très encouragés par les résultats existants et nous sommes impatients de voir le rôle que le graphène nano-poreux pourrait jouer dans l'avenir des ressources mondiales en eau". Pour Joshua Schrier, professeur adjoint de chimie à Haverford College: "Les prévisions sont assez excitantes pour qu’elles puissent motiver les ingénieurs chimistes d’effectuer des analyses économiques plus détaillées de dessalement de l’eau … avec ces types de matériaux". Pour l’instant, les chercheurs ont fait des simulations informatiques du processus afin de déterminer ses caractéristiques optimales mais ils vont "commencer à travailler sur des prototypes cet été", d'après le professeur Grossman.