Arkema et le traitement de l'eau par ultrafiltration
L’accès à l’eau potable : un enjeu planétaire
Face à l'accroissement de la population mondiale (elle devrait dépasser les 9 milliards d'individus en 2050), la hausse des régions en stress hydrique et de la diversification des besoins (domestique, agriculture, industrie ...), 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
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)
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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