Une technologie de filtration innovante ouvre de nouvelles perspectives pour le traitement de l'eau et l'industrie
En collaboration avec la start-up CNM Technologies, le Fraunhofer FEP a mis au point un prototype
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Au printemps 2026, l'Institut Fraunhofer pour la technologie des faisceaux d'électrons et des plasmas (FEP) a mené à bien le projet européen Convert2Green. L'une des réalisations marquantes de ce projet est le développement d'une nouvelle technologie de filtration basée sur des couches polymères ultra-minces, capable de purifier l'eau avec une efficacité exceptionnelle. Cette technologie offre de nouvelles perspectives dans des domaines tels que l'agroalimentaire, le traitement de l'eau et les technologies énergétiques. Le procédé sera présenté lors du salon pro flex 2027 à Dresde, du 25 au 26 mai 2027.
L’objectif du projet Convert2Green, financé par Horizon Europe, était de mettre en place un banc d’essai d’innovation ouverte (OITB) complet facilitant l’accès des entreprises aux technologies pour des matériaux neutres sur le plan climatique et circulaires. Au cœur de ce projet de trois ans se trouvait la création d’un réseau d’innovation à l’échelle européenne réunissant 18 partenaires issus du monde universitaire et de l’industrie dans neuf pays. Ensemble, ils ont développé une infrastructure qui aide les développeurs de matériaux à commercialiser de nouvelles solutions le long de chaînes de valeur clés telles que l’énergie propre, la santé intelligente et l’IoT industriel (Internet des objets).
D’un réseau de recherche à une innovation majeure
Le Fraunhofer FEP a apporté son expertise dans le développement et la mise à l’échelle de nouveaux procédés de fabrication de matériaux et de revêtements. Un succès particulier s’est dessiné lors de la phase finale du projet. En collaboration avec la start-up CNM Technologies GmbH, le Fraunhofer FEP a développé un prototype de technologie de filtration innovante.
Au cœur de ce développement se trouve une couche polymère hautement réticulée composée de nanomembranes de carbone (CNM), d’une épaisseur de quelques nanomètres seulement, présentant des propriétés de filtration exceptionnelles. La structure unique de cette membrane permet aux molécules d’eau de la traverser facilement tout en retenant presque entièrement les ions dissous, les substances organiques et d’autres molécules. Des essais à l'échelle du laboratoire ont démontré une amélioration d'au moins cinq fois supérieure en termes de rejet de sel par rapport aux membranes d'osmose inverse conventionnelles, à des débits d'eau comparables.
Cette technologie est donc particulièrement intéressante pour les applications exigeantes de séparation de l’eau et ouvre la voie à un large éventail d’utilisations potentielles, notamment dans le traitement de l’eau, l’industrie agroalimentaire et les technologies énergétiques. Par exemple, les membranes composites à base de CNM peuvent être utilisées pour la concentration en douceur de solutions aqueuses par osmose directe. Cela pourrait contribuer à réduire les coûts de stockage et de transport des boissons tout en permettant la récupération de composés précieux tels que les arômes ou les protéines pour la production alimentaire. Contrairement aux procédés de concentration thermique classiques, ces substances ne sont pas exposées à des températures élevées au cours de ce processus. De plus, les membranes composites CNM peuvent être utilisées pour produire de l’eau ultra-pure par osmose inverse à basse pression.
Dans le cadre d’une nouvelle étape d’innovation, les chercheurs du Fraunhofer FEP ont optimisé cette technologie en y intégrant des couches métalliques supplémentaires, ce qui a permis de produire des feuilles métalliques ultrafines d’une épaisseur de quelques dizaines de nanomètres seulement. Ce développement élargit considérablement l’éventail des applications potentielles. Il offre notamment de nouvelles opportunités aux fabricants européens spécialisés dans l’optique miniaturisée et les technologies de capteurs pour développer des produits innovants et compétitifs.
Du laboratoire à la mise en œuvre industrielle
Une étape particulièrement importante a été la mise en œuvre, pour la première fois, de toutes les étapes de fabrication, du dépôt d’une couche d’épaisseur moléculaire à sa réticulation par irradiation par faisceau d’électrons, au sein d’un procédé continu de type «roll-to-roll». Cela représente une avancée décisive vers la mise à l’échelle industrielle et la viabilité économique de cette nouvelle technologie.
« Avec Convert2Green, nous avons réussi à transférer une technologie de filtration prometteuse de l’échelle du laboratoire vers un environnement de processus pertinent sur le plan industriel », explique le Dr Matthias Fahland, chef de projet au Fraunhofer FEP. « Ce qui est crucial ici, ce n’est pas seulement le résultat technologique en soi, mais aussi le fait que nous ayons mis en place, dans le cadre du projet, des structures qui permettront de transférer plus rapidement les innovations futures vers des applications prêtes à être commercialisées. »
Bien que la période du projet Convert2Green soit désormais terminée, les services, les processus et les réseaux mis en place au cours du projet se poursuivront au-delà de sa durée officielle. Le salon pro flex 2027, qui se tiendra au Fraunhofer FEP à Dresde les 25 et 26 mai 2027, offrira l’occasion d’approfondir les partenariats créés et de les transformer en nouvelles collaborations.
En tant que banc d’essai d’innovation ouverte, Convert2Green a mis en place un réseau d’innovation doté de structures d’accès et de soutien partagées qui facilitent, en particulier pour les petites et moyennes entreprises, l’accès à des installations de production pilotes, à des services de développement et d’essai, ainsi qu’à une expertise spécialisée dans les matériaux neutres en carbone et circulaires. Ces offres comprennent un portefeuille de services communs, un point d’accès central, une plateforme numérique multilingue, ainsi qu’un accompagnement pour le développement et le financement de nouvelles solutions matérielles. Ainsi, les approches innovantes pourront à l’avenir être évaluées, testées et transposées plus rapidement dans des applications industrielles.
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