Projet ANR-14-CE04-0008 – WETMEM : Nouvelles membranes et outils pour une meilleure compréhension, modélisation et contrôle du mouillage de pores en distillation membranaire pour le dessalement des eaux
Programme : Innovation technologique pour analyser, remédier ou réduire les risques environnementaux	 (DS0102) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Corinne CABASSUD (Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Institut Européen des Membranes
Montant : 401390.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 60 mois
Résumé : Devant l’accroissement de la population mondiale, la dégradation de la qualité des ressources en eau douce et les changements climatiques, la capacité à produire de l’eau potable, en quantité et qualité suffisantes est un véritable enjeu du 21ème siècle. Aujourd’hui, le dessalement d’eau de mer est dans de nombreux pays, la voie majeure pour produire de l’eau potable. La capacité des installations de dessalement augmente d’environ 10% chaque année. Sur la base d’essais en laboratoire et à l’échelle semi-industrielle, la distillation membranaire (DM) se présente comme une alternative intéressante pour le dessalement d’eau de mer et d’eaux saumâtres. La DM est un procédé qui met en œuvre l’évaporation de l’eau à travers les pores d’une membrane macroporeuse hydrophobe. L’interface liquide-vapeur est supposée située à l’entrée des pores de la membrane. La membrane agit comme une barrière physique entre les deux phases et augmente la surface de contact pour la vaporisation. Le risque majeur de dysfonctionnement du procédé est le mouillage des pores, qui représente un verrou pour les fabricants de membrane et les traiteurs d’eau. Des recommandations, sur la base de résultats scientifiques, seraient donc utiles pour les guider dans leur développement d’équipements de DM.
Ce projet est un projet de recherche fondamentale qui fédère trois laboratoires universitaires avec des compétences complémentaires. Les objectifs sont a)de développer des connaissances sur le mouillage des membranes et sa caractérisation, en lien avec les propriétés de l’eau traitée, des membranes et les conditions opératoires et b)de donner des recommandations pour le développement futur de nouvelles membranes ou de nouveaux procédés, dans l’objectif de prévenir ou contrôler le mouillage des membranes lors du dessalement d’eau de mer par DM.
Ce projet permettra de développer des connaissances sur la fabrication de membranes, la caractérisation de membranes dans les opérations liquide/vapeur, la modélisation du transfert couplé de matière et de chaleur dans les membranes, la stabilité de l’interface liquide/vapeur dans une membrane poreuse en lien avec les propriétés de la membrane, les conditions opératoires du procédé et la qualité de l’eau.
Ce projet relève de challenges sociétaux qui sont mis en avant dans l’appel à projet :
Thématique 1: Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique – axis 1.2 “Innovation technologique pour analyser, remédier ou réduire les risques environnementaux » : l’un des objectifs est de fournir des données pouvant servir à la mise au point de nouvelles installations de dessalement d’eau. En effet, l’introduction de la DM dans la filière de production serait une véritable rupture technologique, qui pourrait permettre à la fois d’augmenter la productivité globale des usines, de réduire drastiquement les pertes en eau et au final de concevoir des installations avec une meilleure gestion des flux d’eau et une réduction des impacts environnementaux.
Thématique 3: Stimuler le renouveau industriel – axe 3 Produits et axe 4 : Chimie durable, génie chimique et biotechnologie : aujourd’hui, sur la base des études existantes, les fabricants de membrane et les traiteurs d’eau considèrent que la DM pourrait être une véritable rupture technologique pour le dessalement d’eau de mer. Cependant, le risque de mouillage des membranes est un verrou pour les industriels, qui ont besoin de solides connaissances scientifiques sur ce sujet, ainsi que de recommandations avant de se lancer dans l’industrialisation de ces systèmes membranaires. En conséquence, la compréhension et la caractérisation du mouillage des pores, de même que la recherche de nouvelles structures de membranes dans lesquelles le mouillage serait complètement évité, sont des verrous à lever pour le futur développement et l’industrialisation de membranes et modules spécifiquement dédiés à cette application, et leur mise en œuvre dans les usines de dessalement.