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Bientôt des nanotubes pour dessaler l'eau de mer ?

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Des membranes de nanotubes de carbone, pourtant naturellement hydrophobes, peuvent pomper de l'eau si on les charge électriquement. En ajustant le voltage, on régule très précisément l'aspiration. Des systèmes de filtrations légers et économes pourraient servir à filtrer l'eau, par exemple pour la rendre potable.

« Nous avons découvert, à un niveau très fondamental, un nouveau mécanisme pour transporter l'eau ! » déclare, enthousiaste, Nikhil Koratkar, qui a dirigé cet étonnant travail, publié prochainement dans le journal Nano Letters. Son équipe, de l'Institut Polytechnique Rensselaer (situé à Troy, près de New York), est parvenue à contrôler très finement le mouvement d'eau dans des nanotubes de carbone grâce à un procédé électrochimique.

Formées de carbone pur, ces structures sont fortement hydrophobes. Mais on sait depuis quelques années qu'il est possible de filtrer des liquides, dont l'eau, à travers des membranes plantées de nanotubes. Ces assemblages ont suscité beaucoup d'espoir, et de travaux, pour en faire des systèmes de filtration.

L'équipe américaine a ouvert une voie originale : charger électriquement ces membranes. Si les tubes sont chargés positivement par rapport à l'eau, avec une faible différence de potentiel de 1,7 volt, les molécules d'eau traversent très facilement la membrane. Mieux vaut ne pas se tromper de sens de polarité : si c'est l'eau que l'on charge positivement, le même phénomène ne se produit qu'à 90 volts.

Une paille contrôlée électriquement : voilà le prototype en pleine action, pompant une goutte d'eau. Crédit : Rensselaer Polytechnic Institute

Une paille contrôlée électriquement : voilà le prototype en pleine action, pompant une goutte d'eau. Crédit : Rensselaer Polytechnic Institute

Robinet microscopique

Une fois le passage d'eau enclenché, le flux traversant la membrane peut être contrôlé par la seule augmentation du voltage. Pour arrêter tout passage, il suffit d'inverser la polarité. On obtient un parfait robinet électrique... Il serait même possible, affirment les chercheurs, de rendre perméable un tube de carbone tandis que son voisin resterait imperméable.

Le phénomène s'expliquerait par l'oxydation des tubes. Sous l'effet du champ électrique, la surface de carbone se chargerait de molécules d'oxygène provenant de l'électrolyse de l'eau. Ainsi tapissés, les tubes ne sont plus hydrophobes. Quand la polarité est inversée, l'oxydation disparaît et l'eau ne passe plus.

Les applications semblent prometteuses, partout où l'on a besoin de filtrer, par exemple pour fabriquer de l'eau potable, à partir d'eau salée ou souillée. La méthode intéressera aussi les scientifiques pour des systèmes de filtration précis. Le phénomène vient donc confirmer les espoirs placés dans les membranes à nanotubes.

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