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l’eau : source de vie !

Image Flickr par rarefaction

« Science sans conscience n’est que ruine de l’?me », Rabelais nous mit en garde au XVI?me si?cle.

La probl?matique de l’eau :
L’eau est vecteur de nombreux parasites, bact?ries ou virus pouvant provoquer diverses maladies comme le chol?ra, la fi?vre typho?de, mais contenant aussi des polluants chimiques (m?taux lourds, insecticides, polychloro-biph?nyle, hydrocarbures) qui ont des effets divers : intoxications, neuro-toxicit?, canc?rog?nicit? (en cas de consommation prolong?e d’une eau pollu?e) (1). Plus d’un milliard de personnes restent exclues d’un approvisionnement en eau (essentiellement en Asie et en Afrique) alors que 2,6 milliards n’ont pas de service d’assainissement. En 2006, 22 000 personnes mouraient chaque jour en raison d’une consommation d’eau insalubre (2). Beaucoup de stations d’?puration ont permis de r?els progr?s en mati?re de qualit? d’eau, mais elles ne peuvent g?n?ralement traiter correctement les nitrates et/ou les phosphates, ni certains types de virus ou bact?ries, et aucune des stations classiques n’est capable de suffisamment d?grader nombre des perturbateurs endocriniens qui y entrent (3).

Nanotube de carbone :
Un nanotube de carbone (NTC) est simplement un tube fait d’atomes de carbone ? l’?chelle du nanom?tre, c?est-?-dire le milliardi?me de m?tre (dix fois la taille d?un atome).

La premi?re observation du ph?nom?ne fut r?alis?e en 1952 ? l’aide d’un MET par des scientifiques sovi?tiques nomm?s Radushkevich et Lukyanovich. Ce n’est que 24 ans plus tard que sont officiellement produit les premiers NTC, ils furent synth?tis?s cette fois-ci par un trio : Endo, Oberlin et Koyama. Il s’agissait l? d’un nanotube monofeuillet (4).

Propri?t?s des NTC:
Bien que difficile ? v?rifier exp?rimentalement (la petite taille des nanotubes ne permet pas de v?ritables tests de contrainte pour l’instant), la r?sistance des nanotubes de carbone devrait ?tre (d’apr?s des simulations informatiques) environ 100 fois sup?rieure ? l’acier pour un poids 6 fois moindre (? section ?quivalente) (5). Une perm?abilit? extr?mement performante ? tous les perturbateurs endocriniens, virus et bact?ries confondus car les NTC peuvent avoir un diam?tre de 1 nm voir moins (6). les pertubateurs endocriniens sont des mol?cules de plusieurs nanom?tres, le plus petit des virus a pour diam?tre 20 nm, les bact?ries elles sont plus grosses que les virus (7). A l’?chelle nanometrique, les chercheurs ont remarqu? que la dynamique des fluides ?tait extr?mement vive, donc une grande quantit? d’eau passe ? travers un NTC en l’espace d’un temps tr?s court (8 ). Ces membranes ont aussi la facult? d’exclure les ions (9), or les nitrates et phosphates sont des ions (10), ils seront alors compl?tement mis ? l’?cart du filtre et ne passeront pas ? travers celui-ci.

L’entreprise Porifera travaille sur un filtre d’?chelle nanometrique:
L’id?e de filtrer l’eau ? l’aide des nanotechnologies n’avait pas ?t? r?alisable du fait de la faible qualit? des membranes issues des premi?res recherches scientifiques (11). Ceci ?tant dit, Porifera(12) d?veloppe actuellement une membrane ultra perm?able en nanotubes de carbone tendant ? une am?lioration de l’int?grit? structurelle, une perm?abilit? ?lev?e, une stabilit? chimique, une faible propension ? s’obstruer. Le principe consiste ? synth?tiser une nouvelle membrane ? l’aide d’une structure composite constitu?e de nanotubes de carbone noy?s dans une matrice polym?re. Les nanotubes de carbone seront pi?g?s dans le polym?re, permettant ainsi d’utiliser ces filtres sans danger car cela emp?chera leurs fuites dans l’eau, coupant court ? leurs possible toxicit? sur l’organisme. En plus de cela, ce type de membrane utiliserait de faible quantit? d’?nergie, en fonctionnant ? basse pression et temp?rature, tout en supportant de fortes concentrations de divers polluants pr?sent dans l’eau, devan?ant de loin les techniques actuelles (13). Global Water Intelligence ?value ce genre de technologies comme l’une des plus prometteuse pour ce qui est de la probl?matique mondiale de l’eau et comme ?tant l’une ? un taux d’avancement les plus rapide (14). La soci?t? estime avoir un impact mesurable sur ce march? annuel de 2,6 milliards de dollars (15).

Les applications :
Premi?rement, l’une des plus importantes est la capacit? de cette membrane ? d?saliniser l’eau des grandes ?tendues (mers, oc?ans) en utilisant beaucoup moins d’?nergie que les technologies actuelles (16). L’acc?s ? une eau douce et pure serait donc possible pour une grande partie de la population souffrant d’un manque d’acc?s ? l’eau, l’entreprise Porifera viserait m?me une ?chelle mondiale (17). Un autre objectif de cette soci?t? est d’employer de tels filtres pour la s?questration du dioxyde de carbone issu de la production et/ou consommation d’?nergie et de s’en servir pour l’assainissement de l’air (18).

Traitement des r?sidus :
Une fois une saturation de polluants atteinte dans l’?l?ment filtrant par membrane polym?re-NTC, le traitement des r?sidus peut ?tre fait dans un autre bassin en parall?le ? la continuit? du filtrage car le traitement est un processus bien plus lent que les quantit?s d’eau pouvant ?tre purifi?es par nanofiltration. Les nitrates peuvent ?tre transform?s en diazote par un proc?d? de nitrification (19) suivi de celui de d?nitrification (20), les phosphates sont r?cup?rables sous forme de struvite (le struvite est un engrais) gr?ce ? un cristallisoir (21). Pour ce qu’il s’agit des compos?s organiques un traitement par photo-oxydation permet de les cliver et de les ioniser, ensuite une d?min?ralisation est n?cessaire, aboutissant ainsi ? la destruction des micro-organismes et de certaines mol?cules (22).

(1) Non potabilit? de l’eau
(2) Besoins humains
(3) limites et probl?mes des stations d’?puration
(4) Decouverte du nanotube de carbone
(5) duret? du NTC
(6) « whose diameters range from less than a nanometer to tens of nanometers »
(7) Les ordres de grandeurs
(8 ) « nearly 10,000 to 100,000 times faster than conventional fluid flow theory »
(9) lien : « First demonstration of ion rejection by carbon nanotube pores »
(10) Le phosphate
(11) « The main factor limiting the industrial use of osmosis-based technologies is a lack of optimized membranes »
(12) Entreprise Porifera
(13) « Osmosis-based industrial processes have a number of advantages over evaporation and pressure-driven membrane processes »
(14) « Nano-engineered membranes » dans GWI’s list of the ten most important new technologies
(15) « making a measurable impact on this $2.6 billion annual market »
(16) « carbon nano-tubes will significantly reduce the energy required in desalination »
(17) « enabling affordable and plentiful fresh drinking water worldwide »
(18) « develop carbon nanotube membranes for energy efficient carbon capture » et « air free of pollutants »
(19) Nitrification
(20) D?nitrification
(21) projet men? par la ville de Salmon Arm
(22) photo-oxydation et d?min?ralisation

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