<\/p>\n
Une \u00e9quipe de chercheurs du CSIR-Central Salt and Marine Chemicals Research Institute (CSMCRI), de l\u2019Indian Institute of Technology Gandhinagar (IITGN), de l\u2019Universit\u00e9 technologique de Nanyang \u00e0 Singapour et du SN Bose National Center for Basic Sciences a d\u00e9velopp\u00e9 un nouveau type de membrane de filtration de haute pr\u00e9cision. L’\u00e9tude, publi\u00e9e dans le Journal de l’American Chemical Society<\/em>d\u00e9crit une technologie qui pourrait aider les industries \u00e0 r\u00e9duire leur consommation d’\u00e9nergie et \u00e0 augmenter consid\u00e9rablement la r\u00e9utilisation de l’eau.<\/p>\n De nombreuses activit\u00e9s industrielles d\u00e9pendent de la s\u00e9paration de diff\u00e9rentes substances les unes des autres. Ces processus de s\u00e9paration sont essentiels pour des t\u00e2ches telles que la purification des m\u00e9dicaments, le traitement des teintures textiles et la production alimentaire. Pourtant, elles comptent \u00e9galement parmi les activit\u00e9s manufacturi\u00e8res les plus gourmandes en \u00e9nergie, repr\u00e9sentant environ 40 \u00e0 50 % de la consommation \u00e9nerg\u00e9tique industrielle mondiale.<\/p>\n La plupart des installations s’appuient encore sur des approches traditionnelles telles que la distillation et l’\u00e9vaporation. Bien qu\u2019efficaces, ces m\u00e9thodes n\u00e9cessitent de grandes quantit\u00e9s d\u2019\u00e9nergie et contribuent de mani\u00e8re significative aux \u00e9missions de carbone. La filtration sur membrane est g\u00e9n\u00e9ralement consid\u00e9r\u00e9e comme une alternative plus propre, mais les membranes polym\u00e8res conventionnelles contiennent souvent des pores de taille in\u00e9gale. Au fil du temps, ces pores peuvent changer de forme ou se d\u00e9grader, r\u00e9duisant ainsi les performances et limitant leur utilit\u00e9 dans des environnements industriels exigeants.<\/p>\n POMbranes inspir\u00e9es de la nature avec des pores d’un nanom\u00e8tre<\/strong><\/p>\n \u00ab Pour rem\u00e9dier \u00e0 ces limitations, nous avons con\u00e7u une nouvelle classe de membranes cristallines ultra-s\u00e9lectives appel\u00e9es \u00ab POMbranes \u00bb, qui contiennent des pores d’environ un nanom\u00e8tre de large, des milliers de fois plus fins qu’un cheveu humain \u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 le Dr Shilpi Kushwaha, scientifique principal au CSMCRI.<\/p>\n Les nouvelles membranes s’inspirent de syst\u00e8mes biologiques tels que les aquaporines, qui r\u00e9gulent le mouvement des mol\u00e9cules \u00e0 travers des canaux de taille pr\u00e9cise. Pour atteindre ce niveau de contr\u00f4le, les chercheurs ont utilis\u00e9 des clusters de polyoxom\u00e9talate (POM). Chaque amas contient une ouverture naturelle d\u2019exactement 1 nanom\u00e8tre de large et qui reste stable en permanence.<\/p>\n Selon Mme Priyanka Dobariya, chercheuse au CSMCRI et co-premier auteur de l’article, “Ces POM sont de minuscules amas m\u00e9talliques en forme de couronne qui ont un trou permanent et parfait en leur centre qui ne change ni ne perd sa forme, ce qui est le plus gros obstacle avec les filtres en plastique traditionnels.”<\/p>\n Construire un tamis mol\u00e9culaire ultrafin<\/strong><\/p>\n La cr\u00e9ation d\u2019une membrane pratique n\u00e9cessitait de disposer des milliards de ces minuscules structures annulaires en une couche continue et sans d\u00e9fauts. Pour ce faire, les chercheurs ont attach\u00e9 des cha\u00eenes chimiques flexibles aux clusters POM.<\/p>\n Lorsque les amas modifi\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 plac\u00e9s sur l\u2019eau, ils se sont naturellement \u00e9tal\u00e9s et organis\u00e9s en un film ultra-mince de grande surface. En modifiant la longueur des cha\u00eenes attach\u00e9es, l\u2019\u00e9quipe a pu contr\u00f4ler le degr\u00e9 de rapprochement des grappes.<\/p>\n “Cela a oblig\u00e9 les mol\u00e9cules \u00e0 traverser la membrane par le seul chemin ouvert, \u00e0 savoir les trous d’un nanom\u00e8tre int\u00e9gr\u00e9s dans chaque groupe, permettant \u00e0 la membrane d’agir comme un tamis de haute technologie”, a ajout\u00e9 le Dr Raghavan Ranganathan, professeur agr\u00e9g\u00e9 au d\u00e9partement de g\u00e9nie des mat\u00e9riaux de l’IITGN.<\/p>\n Le Dr Ranganathan et M. Vinay Thakur, doctorant \u00e0 l’IITGN et co-premier auteur de l’article, ont \u00e9galement effectu\u00e9 des simulations au niveau mol\u00e9culaire qui ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 comment les membranes remplissent leur fonction de filtrage.<\/p>\n Performances de s\u00e9paration pr\u00e8s de dix fois sup\u00e9rieures<\/strong><\/p>\n Les tests ont montr\u00e9 que les membranes pouvaient distinguer des mol\u00e9cules qui ne diff\u00e8rent que de 100 \u00e0 200 Daltons, un niveau de pr\u00e9cision extr\u00eamement difficile \u00e0 atteindre avec les membranes polym\u00e8res conventionnelles.<\/p>\n Selon le Dr Ketan Patel, scientifique principal au CSMCRI, cette capacit\u00e9 pourrait cr\u00e9er de nouvelles opportunit\u00e9s pour des processus de fabrication plus durables.<\/p>\n \u00ab Nos membranes affichent des performances de s\u00e9paration presque dix fois sup\u00e9rieures \u00e0 celles des technologies existantes, tout en restant flexibles, stables et \u00e9volutives \u00bb, a-t-il d\u00e9clar\u00e9.<\/p>\n “De plus, ces membranes sont flexibles, stables \u00e0 diff\u00e9rents niveaux d’acidit\u00e9 (plages de pH) et peuvent \u00eatre fabriqu\u00e9es en grandes feuilles. Cette combinaison est essentielle si les membranes doivent \u00eatre largement adopt\u00e9es dans l’industrie.”<\/p>\n Avantages potentiels pour les textiles et le recyclage de l\u2019eau<\/strong><\/p>\n Cette technologie pourrait \u00eatre particuli\u00e8rement pr\u00e9cieuse pour les industries textile et pharmaceutique indiennes, qui jouent toutes deux un r\u00f4le majeur dans l’\u00e9conomie du pays.<\/p>\n Le secteur indien du textile et de l’habillement contribue \u00e0 plus de 2,3 % du PIB et repr\u00e9sente environ 13 % de la production industrielle. Le march\u00e9 int\u00e9rieur est actuellement \u00e9valu\u00e9 entre 160 et 225 milliards de dollars et devrait atteindre 250 \u00e0 350 milliards de dollars d’ici 2030.<\/p>\n Les op\u00e9rations de teinture et de finissage des textiles g\u00e9n\u00e8rent de grandes quantit\u00e9s d\u2019eaux us\u00e9es contamin\u00e9es, ce qui rend l\u2019\u00e9limination des colorants et la r\u00e9utilisation de l\u2019eau des d\u00e9fis permanents. Les nouvelles membranes pourraient \u00e9liminer s\u00e9lectivement les mol\u00e9cules de colorant tout en permettant le recyclage de l’eau, r\u00e9duisant ainsi la demande en eau douce et les d\u00e9chets chimiques. Cet avantage est particuli\u00e8rement important \u00e0 l’heure o\u00f9 le march\u00e9 indien du traitement des eaux us\u00e9es continue de cro\u00eetre.<\/p>\n Applications dans la fabrication pharmaceutique<\/strong><\/p>\n Les membranes pourraient \u00e9galement b\u00e9n\u00e9ficier \u00e0 la production pharmaceutique, o\u00f9 des s\u00e9parations tr\u00e8s pr\u00e9cises sont essentielles \u00e0 la qualit\u00e9 des produits et \u00e0 l\u2019efficacit\u00e9 de la fabrication.<\/p>\n “Les processus tels que la purification des m\u00e9dicaments et la r\u00e9cup\u00e9ration des solvants sont \u00e0 la fois \u00e9nergivores et sensibles \u00e0 la qualit\u00e9”, a soulign\u00e9 M. Vinay Thakur. “Des membranes hautement s\u00e9lectives comme celles-ci peuvent r\u00e9duire la consommation d’\u00e9nergie tout en respectant les normes strictes requises dans la production pharmaceutique.”<\/p>\n Une plateforme technologique pour une fabrication durable<\/strong><\/p>\n Les chercheurs d\u00e9crivent les nouveaux POMbranes comme une plateforme technologique polyvalente. Leur structure r\u00e9glable, leur s\u00e9lectivit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e et leur capacit\u00e9 \u00e0 r\u00e9sister aux environnements chimiques difficiles les rendent adapt\u00e9s \u00e0 un large \u00e9ventail de t\u00e2ches de s\u00e9paration industrielle, du traitement des eaux us\u00e9es \u00e0 la fabrication chimique avanc\u00e9e.<\/p>\n Alors que les industries recherchent de plus en plus de technologies alliant efficacit\u00e9, durabilit\u00e9 et durabilit\u00e9, les membranes mol\u00e9culaires pourraient devenir un \u00e9l\u00e9ment important des syst\u00e8mes de fabrication de nouvelle g\u00e9n\u00e9ration. En appliquant un principe couramment utilis\u00e9 en biologie, \u00e0 savoir un contr\u00f4le pr\u00e9cis \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mol\u00e9culaire, et en l\u2019adaptant \u00e0 une technologie de mat\u00e9riaux \u00e9volutive, les chercheurs ont d\u00e9montr\u00e9 comment une conception inspir\u00e9e de la nature peut aider \u00e0 r\u00e9soudre des d\u00e9fis industriels majeurs.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Une \u00e9quipe de chercheurs du CSIR-Central Salt and Marine Chemicals Research Institute (CSMCRI), de l\u2019Indian Institute of Technology Gandhinagar (IITGN), de l\u2019Universit\u00e9 technologique de Nanyang \u00e0 Singapour et du SN Bose National Center for Basic Sciences a d\u00e9velopp\u00e9 un nouveau type de membrane de filtration de haute pr\u00e9cision. 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