Alors que l'eau potable, ressource rare et mal répartie dans le monde, est sans aucun doute l'un des enjeux majeurs des années à venir, les nanofeuilles 2D, matériaux bidimensionnels extrêmement fins (entre 0,3 et 0,6 nanomètres) pourraient annoncer un tournant majeur dans la recherche de la dépollution et du dessalement de l'eau.

Diplômé de l'Ecole nationale supérieure de chimie et de physique à Bordeaux, Damien Voiry a travaillé pendant six ans à l'Université de Rutgers (États-Unis) sur ces matériaux 2D dont l'intérêt est multiple.

Car selon leurs compositions, ils possèdent différentes propriétés : ils peuvent être d'excellents conducteurs ou semi-conducteurs pour produire de nouveaux types de transistors pour ordinateurs, et ils sont intéressants comme catalyseur pour générer de l'hydrogène à partir de l'eau ou pour convertir du CO2 en combustible (type méthane).

90 % des micropolluants filtrés

Mais depuis son retour en France, Damien Voiry, chercheur à l'IEMM s'intéresse aux capacités des nanofeuilles à purifier l'eau par filtration.

"Avec mon équipe, nous avons réussi à modifier chimiquement des nanofeuilles de disulfure de molybdène (MoS2) afin de les rendre hydrophobes, explique le chercheur. Naturellement lamellaire, le MoS2 est exfolié sous forme de nanofeuilles puis ré-empilé, façon millefeuilles. Cette structure laminée permet de créer des pores entre les feuilles, filtrant environ 90 % des micropolluants."

Perturbateurs endocriniens, paracétamol, caféine, etc. sont autant de micropolluants évacués par le corps humain dans les urines, qui se retrouvent dans les eaux usées et sont donc difficilement éliminables, compte tenu de leur taille de l'ordre du nanomètre.

Capables de bloquer ces micropolluants mais également le sel, ces nanofeuilles 2D pourraient être une solution aux problèmes sanitaires et géopolitique.

"On pourrait très bien envisager le dessalement de l'eau de mer ou de l'eau saumâtre pour avoir de l'eau potable", estime Damien Voiry.

Passer à une étape industrielle

Déjà de nombreux groupes industriels s'intéressent aux recherches sur les membranes d'oxyde de graphène qui tamisent le sel de l'eau de mer.

"Les membranes polymères sont très efficaces pour le dessalement l'eau mais l'inconvénient, c'est que le flux d'eau est faible, aux alentours de 1 litre d'eau par m2 et par bar. Nos membranes permettent d'atteindre un flux d'eau jusqu'à 30 fois supérieur. Nous travaillons avec l'Institut polytechnique de Hong Kong qui a réussi à modéliser le comportement des molécules d'eau entre les feuillets. On a montré qu'il était possible de modifier chimiquement la surface des membranes, il nous faut maintenant travailler pour se rapprocher des standards industriels et améliorer les performances des membranes de filtration", projette le chercheur qui a déjà été approché par des industriels.