Une nouvelle conception de membrane fait progresser la capture du carbone

TIANJIN, Chine, 14 octobre 2026 /PRNewswire/ — Une équipe de recherche de l’Université de Tianjin a développé un nouveau type de membrane à matrice mixte entièrement organique qui pourrait offrir une approche plus efficace et évolutive de la capture du carbone en combinant des performances de séparation élevées avec une stabilité à long terme et une capacité de traitement à grande échelle.

L’étude a été publiée en ligne dans Nature Energy le 1er octobre. 7 sous le titre « Membranes à matrice mixte entièrement organiques avec des cadres organiques covalents monocristallins pour la capture du carbone ».

La séparation membranaire suscite un intérêt croissant pour la capture du carbone en raison de ses avantages potentiels en matière d’efficacité énergétique et de performance environnementale. Cependant, la séparation du CO₂ des gaz de combustion industriels reste un défi, nécessitant des membranes capables de transporter rapidement le CO₂ tout en séparant efficacement les autres gaz et en maintenant des performances stables au fil du temps.

Les membranes à matrice mixte combinent la facilité de mise en œuvre des polymères avec les propriétés de transport moléculaire efficaces des charges poreuses, mais leur développement a longtemps été limité par des problèmes de compatibilité entre les deux composants. Les particules poreuses peuvent s’agréger ou se déposer à l’intérieur des polymères, tandis que des interactions trop fortes entre la charge et le polymère peuvent restreindre le mouvement du polymère ou bloquer les voies de transport.

Pour résoudre ce problème, l’équipe de l’université de Tianjin, dirigée par les professeurs Jiang Zhongyi et He Guangwei, a proposé une stratégie d’« incrustation à interaction faible ». Au lieu de simplement renforcer les interactions charge-polymère, les chercheurs ont équilibré les interactions entre la charge et le polymère avec celles entre les particules de charge.

En utilisant des réseaux organiques covalents monocristallins, ou COF, comme charges poreuses, l’équipe a obtenu une incorporation uniforme à charge élevée au sein d’une matrice polymère. La membrane résultante a conservé la flexibilité et la capacité de traitement en solution du polymère, tandis que les pores ordonnés des cristaux COF ont fourni des voies efficaces pour le transport du CO₂ .

Des tests utilisant des gaz de combustion simulés ont montré une augmentation d’un ordre de grandeur de la perméabilité au CO₂ , établissant un nouveau record. Elle a également démontré une grande stabilité à long terme, ses performances restant constantes lors d’un fonctionnement prolongé et dans des conditions contenant de la vapeur d’eau, des oxydes de soufre et des oxydes d’azote.

Une analyse technico-économique préliminaire a estimé le coût de capture du carbone à environ 38 dollars américains par tonne de CO₂ selon les hypothèses utilisées dans l’étude.

Les chercheurs ont indiqué que ces travaux pourraient ouvrir une nouvelle voie pour les séparations moléculaires par membrane à matrice mixte et soutenir de futures applications dans la capture du carbone issu de la production d’énergie, de ciment et d’acier.