Polymères microporeux pour la séparation de mixtures fluides: connecter les échelles moléculaire et macroscopiques – MicroSep

Les Polymères à Microporosité Intrinsèque (PIM) sont constitués de molécules rigides qui ne s'assemblent pas efficacement, laissant ainsi des vides interconnectés de l'ordre du nanomètre. Les PIM ont la grande surface spécifique des matériaux microporeux conventionnels, tout en étant fabriquables à grande échelle, ce qui en fait un matériau membranaire de choix pour la séparation des mélanges. Étant donné que de nombreux mélanges d'intéret (e.g. CO2/N2) ne peuvent pas être filtrés sur la base de la taille de leurs molécules, seuls quelques mélanges de fluides sont actuellement séparables à l'aide de polymères ou d'autres matériaux nanoporeux. Par conséquent, la plupart des opérations de séparation des fluides à grande échelle reposent encore sur des processus thermiques coûteux en énergie, et par conséquent la séparation des fluides représente 10 à 15 % de la consommation énergétique mondiale. Le développement de nouveaux procédés de séparation des fluides basés sur des matériaux nanoporeux offrirait des solutions rentables aux problèmes environnementaux tels que la contamination de l'eau ou les émissions de CO2. Mais pour que ces nouveaux procédés voient le jour, il est essentiel (1) de mieux comprendre les comportements complexes des mélanges de fluides nanoconfinés et (2) de déterminer comment les caractéristiques microscopiques des mélanges se répercutent sur la sélectivité et la perméabilité macroscopiques de la membrane. Pour ce faire, MicroSep vise tout d'abord à explorer les propriétés microscopiques des mélanges confinés dans les PIMs à l'aide de simulations moléculaires. Puis une stratégie ascendante permettant la prédiction du transport des fluides à grande échelle sera développée. A long terme, MicroSep doit aider à la conception de membranes poreuses à partir des données microscopiques fournies par les simulations moléculaires. Un fort accent sera mis sur la transférabilité et le libre accès des méthodes développées pour maximiser l'impact du projet.