Des chercheurs de l'EPFL ont créé une nouvelle membrane utilisant des nanopores revêtus de lipides qui augmente l'efficacité de la production d'énergie bleue issue du mélange d'eau salée et d'eau douce. Cette innovation permet aux ions de passer plus facilement, générant jusqu'à trois fois plus de puissance que les technologies existantes. Cette avancée pourrait rendre l'énergie osmotique une source renouvelable plus viable.
L'énergie bleue, ou énergie osmotique, tire de l'électricité du mélange naturel d'eau salée et d'eau douce. Les ions de l'eau salée passent à travers une membrane sélective aux ions vers l'eau douce, créant une tension qui peut être convertie en puissance. Cependant, les systèmes précédents souffraient d'un transport ionique lent et d'une faible séparation des charges dans les membranes. nnUne équipe du Laboratory for Nanoscale Biology à la School of Engineering de l'EPFL, dirigée par Aleksandra Radenovic, a résolu ces problèmes en revêtant des nanopores de molécules lipidiques. Ces revêtements forment des liposomes qui réduisent la friction à l'intérieur des pores. Les têtes hydrophiles des bicouches lipidiques attirent une fine couche d'eau, empêchant le contact direct des ions avec la surface du pore et permettant un passage plus fluide. nnLes chercheurs ont fabriqué une membrane en nitrure de silicium avec 1 000 nanopores en forme de stalactite disposés en motif hexagonal. Des tests dans des conditions simulant le mélange d'eau de mer et d'eau de rivière ont donné une densité de puissance de 15 watts par mètre carré — deux à trois fois supérieure aux technologies actuelles de membranes polymères. nn« Notre travail réunit les forces de deux approches principales pour la récolte d'énergie osmotique : les membranes polymères, qui inspirent notre architecture à haute porosité ; et les dispositifs nanofluidiques, que nous utilisons pour définir des nanopores hautement chargés », a déclaré Radenovic. Les résultats, publiés dans Nature Energy, ont également bénéficié du soutien en imagerie de l'Interdisciplinary Centre for Electron Microscopy de l'EPFL. nnLe chercheur LBEN Tzu-Heng Chen a noté : « En montrant comment un contrôle précis de la géométrie des nanopores et des propriétés de surface peut remodeler fondamentalement le transport ionique, notre étude fait passer la recherche sur l'énergie bleue au-delà des tests de performance et vers une véritable ère de conception. » nnLa première auteure Yunfei Teng a souligné le potentiel plus large : « Le comportement de transport amélioré que nous observons, propulsé par la lubrification par hydration, est universel, et le même principe peut être étendu au-delà des dispositifs d'énergie bleue. » nnCe développement combine une conception de membrane évolutive avec une ingénierie nanofluidique précise, faisant avancer l'énergie osmotique vers des applications pratiques.
