Membranes polymères auto-oscillantes alimentées par énergie chimique – OSciMEM

Les technologies de filtration membranaire jouent un rôle clé dans l’augmentation des stocks en eau potable nécessaire pour faire face à la demande croissante mondiale actuelle. Cependant, la performance des membranes est altérée par leur encrassement progressif pendant l'opération de filtration. Il en résulte un impact environnemental (nettoyage chimique) et économique (surcoût énergétique) rédhibitoire pour la société de demain. Dans ce contexte, le projet OSciMEM consiste à développer de nouvelles membranes de filtration auto-oscillantes capables de produire un changement cyclique autonome des propriétés structurales et superficielles afin de résoudre les problèmes d'encrassement et d'initier un cercle vertueux entre performance et consommation d'énergie. Le système sera composé d'une couche de chaînes polymères sensibles aux stimuli (réticulées ou non) intégrant les composants d'un oscillateur chimique. Cette couche de polymère sera greffée sur des membranes de filtration commerciales pour rendre l'innovation universelle et compatible industriellement. Un réseau de réactions chimiques produira des oscillations chimiques et les chaînes polymères «liront» ensuite ces informations chimiques et les traduiront en changements structurels macroscopiques. A titre d'illustration, un changement cyclique autonome de la taille des pores de la membrane entre 2 valeurs extrêmes induira des turbulences dans l'écoulement, ce qui limitera les phénomènes de concentration de polarisation, une étape avant le colmatage de la membrane. De plus, un changement continu de la mouillabilité superficielle (hydrophile ? hydrophobe) limitera fortement l'encrassement irréversible. Enfin, l'énergie supplémentaire nécessaire pour alimenter les oscillations proviendra des déchets dans l'eau à traiter (énergie chimique) de sorte que le bilan énergétique global sera très positif. Pour résumer, dans ce projet, des oscillations chimiques autorégulées seront décodées dans l'espace et dans le temps par des interfaces polymères de sorte à produire des mouvements macroscopiques autonomes à la surface de membranes de filtration et ainsi empêcher leur colmatage. L’objectif principal est la conception de nouvelles membranes disposant d’un flux pulsatile autonome alimenté chimiquement par la solution à traiter. Au cœur de ce projet figure la synthèse de nouveaux copolymères et matériaux capables d’osciller entre deux états de façon autonomes et périodiques.