Des chercheurs de l’Université King Abdullah des sciences et de la technologie, ou Kaust, ont développé une nouvelle membrane capable de réduire jusqu’à 80% les coûts de purification des gaz. Cette avancée repose sur les structures métallo-organiques, ou MOFs, des matériaux très poreux qui permettent de séparer les molécules avec une grande précision.
Une technologie pensée pour l’industrie
La séparation des gaz représente environ 15% de la consommation énergétique mondiale. C’est un enjeu majeur pour les secteurs de la chimie, de la pétrochimie et du raffinage. L’équipe de Kaust, en collaboration avec des partenaires en Chine et en France, a cherché à rendre les membranes à base de MOFs plus faciles à produire à grande échelle.pubs.
Jusqu’à présent, le principal obstacle n’était pas seulement la performance de ces matériaux en laboratoire, mais leur fabrication industrielle. Les chercheurs ont donc travaillé sur une architecture nouvelle, compatible avec les procédés de production existants.
Une membrane plus riche en MOF
La nouveauté de cette recherche tient au fait que la membrane est composée à plus de 90% de matière MOF, tout en conservant sa souplesse, sa solidité et sa capacité à être fabriquée industriellement. Dans les membranes classiques, les polymères servent à relier les composants, mais une trop grande quantité de polymère réduit souvent les performances de séparation.١
Pour contourner ce problème, les chercheurs ont utilisé une petite ancre moléculaire qui relie les nanofeuillets MOF aux chaînes polymères voisines. La membrane fonctionne alors comme une structure cohérente, au lieu d’un assemblage fragile de composants séparés.
Une fabrication compatible avec l’industrie
L’équipe a également démontré que cette technologie pouvait être produite à grande échelle. Elle a réussi à fabriquer des rouleaux de membranes continus de 20 mètres grâce à un procédé industriel de type roll-to-roll, déjà utilisé dans d’autres secteurs.
Cette étape est importante, car elle montre que l’innovation ne reste pas confinée au laboratoire. Elle peut, en théorie, être intégrée à des chaînes de production existantes sans exiger une refonte complète des installations.
Des résultats prometteurs pour plusieurs usages
Les tests menés par l’équipe ont montré des performances élevées dans plusieurs séparations industrielles essentielles, notamment la capture du carbone, la purification de l’hydrogène et la séparation du propylène. Dans un essai, la membrane a permis d’obtenir un propylène d’une pureté suffisante pour la fabrication de polymères en une seule étape, tout en gardant ses performances pendant 150 jours d’utilisation continue.
Selon les modélisations présentées dans l’étude, cette approche pourrait réduire les coûts de purification jusqu’à 80% par rapport à la distillation classique. Celle-ci repose sur des cycles répétés de chauffage et de refroidissement, très gourmands en énergie.
Des applications bien au-delà de la pétrochimie
Les chercheurs estiment que cette membrane pourrait servir dans plusieurs domaines où la réduction de la consommation d’énergie est prioritaire. Parmi les usages envisagés figurent la capture du dioxyde de carbone, la purification du gaz naturel, la récupération de l’hydrogène et même la capture directe du carbone dans l’air.
Cette polyvalence s’explique par les propriétés des MOFs : leur structure poreuse, leurs canaux réguliers et la possibilité d’ajuster précisément leurs caractéristiques. Ces matériaux, depuis plusieurs années considérés comme très prometteurs pour les séparations gazeuses, mais leur passage à l’échelle industrielle restait difficile.pubs.
Une étape importante pour la transition énergétique
Pour les chercheurs de Kaust, cette avancée ne constitue pas seulement un progrès scientifique. Elle ouvre aussi une voie concrète vers des procédés plus sobres en énergie dans des secteurs industriels très émetteurs.
En améliorant la fabrication des membranes et en montrant qu’elles peuvent être produites sur une ligne continue, l’équipe rapproche une technologie de laboratoire d’une application réelle. À terme, cela pourrait aider les industries à réduire leurs coûts et leur empreinte carbone tout en gardant des performances élevées.
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