Dessaler l’eau de mer avec des filtres à l’échelle nano

La surface de la Terre est recouverte à plus de 70% d’eau. Difficile d’imaginer qu’il puisse exister des endroits où boire de l’eau potable est impossible. Pourtant plus d’un milliard de personnes à travers le globe ne peut y accéder. La raison ? Près de 97% de l’eau terrienne est contenue dans des océans d’eau salée. Le processus pour dessaler l’eau de mer est à la fois gourmand en énergie et couteux, les interactions unissant l’eau et le sel étant extrêmement compliquées à briser.

C’est ce que veulent améliorer les enseignants-chercheurs Adrien Nicolaï et Patrick Senet, du département Nanosciences. Leur étude, conjointement menée avec des chercheurs des universités de Pennsylvanie, a été publiée en février dans la revue scientifique Nano Letters.

Les chercheurs ont travaillé avec des matériaux à deux dimensions, une catégorie de nanomatériaux d’épaisseur d’un à trois atomes. Ces fines couches sont exposées à un faisceau ionique capable de percer des trous de la taille d’un atome, faisant de ces matériaux poreux, des tamis nanoscopiques.

Les expériences ont été menées aux Etats-Unis. Elles s’appuient sur les simulations numériques de ces nouvelles membranes filtrantes et sur une modélisation du phénomène réalisées au laboratoire ICB, en utilisant la puissance du Centre de Calcul de l’université de Bourgogne (CCuB). « Cette expertise de modélisation est unique et, chose rare en Europe, nous avons reçu un financement direct de l’US Air Force pour mener à bien nos travaux », commente Patrick Senet.

Grâce à des pores aussi petits, lorsqu’une solution salée est déposée sur ce nanomatériau, seules les molécules d’eau sont capables de passer au travers, les ions formant le sel restant prisonnier de la membrane, séparant ainsi le sel de l’eau.

« En observant attentivement les images de microscopie électronique, nous avons pu modéliser en détail les différents trous dans les membranes filtrantes et simuler le passage des molécules d’eau et des ions. Ce sont des calculs gigantesques avec plus 200 000 atomes à simuler, qui prendraient plusieurs années s’ils devaient être exécutés sur un seul coeur de calcul », commente Adrien Nicolaï.

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