Nouveau procédé durable de dessalement de l'eau de mer par osmose directe – deSalSea

Dans le cadre des efforts déployés à l'échelle mondiale pour garantir les ressources en eau douce, en particulier dans les régions confrontées à une pénurie d'eau, le dessalement de l'eau de mer apparaît comme une solution prometteuse pour accroître les réserves mondiales d'eau douce. Bien que l'osmose directe offre des solutions à de nombreux défis posés par d'autres technologies de dessalement, elle est confrontée à des limites qui entravent son application pratique à grande échelle. Pour relever ces défis, un aspect essentiel est le développement d'une solution de tirage (DS) pour la cellule FO, capable de générer des pressions osmotiques élevées et de présenter des transitions thermiquement induites précises dans une gamme de température souhaitée pour faciliter une régénération à faible énergie, minimisant le flux de soluté inverse et la viscosité, améliorant le flux d'eau et réduisant la polarisation de la concentration interne. La membrane semi-perméable est un autre composant de la FO qui doit surmonter les inconvénients actuels que sont la sélectivité et la sensibilité limitées, l'encrassement, la résistance mécanique et les limitations d'échelle.
Le projet deSalSea est aligné sur l'ensemble de la chaîne de valeur de la technologie FO. Le consortium interdisciplinaire hispano-franco-tchèque présente une expertise complémentaire dans les différents processus de FO et des idées novatrices pour améliorer la durabilité et détacher la production de la dépendance aux produits à base de pétrole, tout en augmentant les performances et en réduisant les coûts de la FO. Pour y parvenir, le premier objectif du projet est de concevoir des chaînes polyzwitterioniques entièrement nouvelles pour la DS à partir de ressources durables, capables de répondre à de multiples stimuli (tels que les changements thermiques et de pH). Ces chaînes, riches en charges le long de leur squelette polymère, garantissent une osmolarité élevée à des concentrations molaires plus faibles, réduisant ainsi la viscosité, le flux inverse, la concentration de polymérisation et les coûts de régénération. La conception de nouveaux composants DS est basée sur des études théoriques et expérimentales systématiques afin de comprendre en profondeur le comportement réactif particulier des polyzwitterions et de créer une base pour la conception moléculaire de telles chaînes qui auront un comportement réactif contrôlé afin de garantir des coûts négligeables pour la régénération des DS, en tant que deuxième objectif deSalSea. Une telle solution DS a un TRL1 faible et pendant la durée du projet, nous espérons l'élever au TRL3.
Dans le cadre du prochain objectif du projet, des membranes biomimétiques Aquaporines AQPs seront mises en œuvre dans la cellule FO, sur la base de canaux d'eau artificiels (AWC), construits à partir de molécules artificielles définissant une superstructure de pores d'eau, entourée d'un extérieur hydrophobe vers l'environnement de la membrane. En utilisant des principes naturels, l'efficacité du dessalement devrait être multipliée par trois par rapport aux meilleures membranes d'osmose inverse actuelles, tout en obtenant un rejet de sel de 99,5 à 99,9 %. Les membranes basées sur l'AWC ont un TRL élevé de 4-5, qui devrait être porté à TRL6 après la réalisation du projet. Le quatrième objectif de deSalSea est d'intégrer tous les processus individuels au sein de la nouvelle technologie FO et de développer un dispositif de démonstration à l'échelle du laboratoire, donnant lieu à un TRL4 du processus FO complet. Enfin, le projet évaluera ses résultats en termes d'efficacité énergétique, de viabilité économique et d'impact sur l'environnement, conformément à l'objectif de développement durable n° 6 (SDG6) « Eau propre et assainissement ». Grâce à des évaluations complètes du cycle de vie (ACV) et à des stratégies de circularité des matériaux, le projet vise à minimiser les déchets et les émissions de carbone tout en garantissant l'accès à l'eau potable.