Filtres

Graphène est un nouveau matériau qui consiste à une seule couche d’atomes de carbone. Il est l'un des matériaux les plus résistants existant. Les chercheurs s’intéressent aussi à sa capacité exceptionnelle de conduire des courants électriques. Graphène est également le matériau le plus dense connu, il ne permet même pas un seul atome de passer.

Un des derrières développement est que les scientifiques ont appris comment le trouer. La taille des trous peut varier mais le minimum est inférieur à une nanomètre. Des trous de tailles contrôlables dans une couche impénétrable sont des propriétés idéales pour filtres.

Une application, dont la besoin est énorme, est de filtrer l’eau de la mer pour créer l’eau douce. La dépense énergétique minimale théorique est de 3-7 kJ/ kg mais les appareille existantes consomment 11-60 kJ/kg qui corresponde à un rendement de 10-30%. Il y a des progrès à faire.

L’idée d’utiliser graphène comme filtre n'est pas nouveau. Le grand progrès est que la taille et le nombre de trous désormais sont prédictibles. Ce développement signifie que l’utilisation de graphène comme filtre prend un énorme bond du laboratoire à la production en grande échelle.

Deux procédés connus sont utilisé pour créer les trous. La première étape est de bombarder le graphène avec ions de gallium. Ces atomes affaiblissent la structure en la rendant plus réactif. La deuxième étape d’émerger le graphène si préparé dans un bain contenant une solution oxydante. Elle attaque les endroits affaiblis et la taille des trous dépend du temps passé dans le bain.

Les propriétés d’un filtre ainsi produis est très différent des nano-filtres disponibles aujourd'hui. Ce nouveau type de filtre est à la fois solide et mince. Cela signifie qu’il peut supporter des flux d’eaux importantes. Des simulations ont montré que la perméabilité serait 50 fois plus élevée que des filtres conventionnels. Simplement expliqué : Donné que la couche est extrêmement mince, il y a moins de pertes frictionnelles dans les trous.

 

 La pression potentielle entre l'eau douce,  

(à droite), et l'eau de la mer, (à gauche),

 correspond à une charge hydraulique de

270 mètres.

Une autre application est de produire électricité par osmose de l’eau salée et l’eau douce. Une unité expérimentale existe déjà en Norvège. Le but est de pouvoir produire l’électricité à un prix de 6 à 11 cnt/kwh, qui approximativement corresponde à ce que nous payons comme consommateurs.

Un filtre de graphène devrait rendre ce processus encore beaucoup plus rentable. Peut-être qu’une nouvelle source important d’énergie verte et peu capricieux est né.