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Arkema et le traitement de l'eau

Eau potable

L’une des priorités de la R&D d’Arkema consiste à mettre au point des procédés efficaces et économiques de filtration d’eau pour répondre à la demande croissante en eau potable.

L’accès à l’eau potable : un enjeu planétaire

Tap water picto

Face à l'accroissement de la population mondiale (elle devrait dépasser les 9 milliards d'individus en 2050), des volumes d'eau de plus en plus importants devront être traités.

Au vu des difficultés actuelles et futures d'accès à l'eau potable (60 % de la population pourrait ne pas y avoir accès), sa gestion apparaît aussi cruciale que celle des ressources pétrolières.

Tout l'enjeu consiste à développer des procédés optimisés d'élimination des polluants, des bactéries et des virus. Conscient de sa responsabilité de chimiste en matière de développement durable, Arkema a fait du traitement de l'eau l'une des priorités de sa recherche.

Filtration membranaire : de la micro à l'ultrafiltration

Filtration membranaire

Depuis une dizaine d'années, d'importants progrès ont été accomplis pour la production d’eau potable grâce à la technologie de la filtration membranaire par microfiltration.

 

Le principe : l’eau est envoyée sous pression à travers des milliers de modules tubulaires contenant de longues fibres creuses poreuses,  généralement fabriquées en PVDF, un polymère très résistant. Avec des pores d’un diamètre de l’ordre de 0,1 à 1 micron, ces fibres retiennent les matières en suspension et les impuretés jusqu’aux bactéries.

Ce procédé de microfiltration présente cependant des inconvénients:

  • une forte consommation d’énergie pour envoyer l’eau sous pression
  • un coût élevé des traitements et de la maintenance ;
  • il ne permet pas d’éliminer les impuretés ultrafines, notamment les virus. Une étape supplémentaire de traitement chimique est nécessaire.

Fort de son savoir-faire dans les nanomatériaux, la R&D d’Arkema a développé un nouveau grade de PVDF Kynar® et mis au point, avec son partenaire Polymem, une nouvelle génération des membranes ultrafiltrantes plus performantes et durables.

Membranes d’ultrafiltration en PVDF Kynar® : comment ça marche ?

Arkema possède une grande expertise dans la synthèse des copolymères à blocs, ou la polymérisation radicalaire contrôlée, dite la technologie Blocbuilder®

 

Le nouveau grade PVDF Kynar® utilisé pour les membranes ultrafiltrantes bénéficie de cette technologie unique : à l'échelle nanométrique, elle permet de maîtriser l’ordonnancement des différentes molécules du PVDF, associant sur une même chaîne:

 

  • Un bloc de molécules « miscibles » hydrophobe (zone gris clair du schéma ci-dessous)
  • Un bloc de molécules qui apporte la fonction d’hydrophilie (zone gris foncé)
Tubes d'ultrafiltration d'eau avec des fibres en PVDF Kynar®
Coupe d'une paroi de fibre PVDF Kynar®

Ainsi, dans chacun des pores, la partie hydrophile du Kynar® « attire » l'eau ce qui a pour conséquence d’augmenter le débit de la membrane.  Au final, le flux d'eau traitée s'améliore de 20 % pour la même consommation d'énergie.

 

Ces membranes ultrafiltrantes en PVDF Kynar® bénéficient d’autres avantages :

  • Une plus grande résistance mécanique (la durée de vie des membranes passe ainsi de 5 à 10 ans)
  • Une taille de pore réduite permettant une filtration des particules ultra-fines, notamment des bactéries et virus.
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