Fabrication durable de membranes : apport des polymères biosourcés et/ou biodégradables

Les étapes de séparation dans les procédés industriels représentent 10 à 15 % de la consommation mondiale d'énergie et 60 à 80 % des coûts des procédés industriels chimiques et biotechnologiques . Il est donc de la plus haute importance de développer des procédés de séparation plus efficaces en termes d'énergie et de coûts.

Les procédés membranaires sont apparus comme des solutions prometteuses pour l'intensification des procédés, et ils ont déjà démontré leur capacité à effectuer des séparations plus propres, et plus efficaces sur le plan énergétique, que les technologies conventionnelles (distillation ou évaporation par exemple). Ces technologies se sont ainsi imposées dans le domaine du traitement de l’eau (potabilisation, traitement des eaux usées ou encore dessalement de l’eau de mer), dans les secteurs médical (dialyse rénale) et biopharmaceutique (production de vaccins), ou encore dans le domaine de l’agroalimentaire (industrie laitière en particulier).

Le terme « procédé membranaire » regroupe l’intégralité des techniques de séparation fondées sur l’utilisation d’une « membrane ». Celle-ci peut être définie comme une fine couche de matériau (généralement un polymère), semi-perméable ou sélectivement perméable, capable de séparer différents composés en fonction de leurs propriétés chimiques et/ou physiques sous l’action d’une force motrice.

Bien qu’étant considérées comme durables, la quasi-totalité de ces techniques requièrent l’utilisation de membranes produites à partir de polymères pétrosourcés et non biodégradables. Dans un contexte de transition vers l’utilisation de ressources renouvelables et de volonté d’une meilleure gestion de la fin de vie des matériaux, de nombreuses initiatives apparaissent afin de proposer un remplacement à ces polymères pour la fabrication de membranes.

L’objectif de cet article est de dresser le panorama des différents polymères biosourcés ou biodégradables pouvant être utilisés pour la fabrication de membranes pour des séparations en phase liquide. Après une brève introduction aux procédés membranaires et à la fabrication de membranes, les différentes familles de polymères pouvant être utilisées seront présentées au regard de leurs applications pour la fabrication de membranes. Leurs avantages et inconvénients seront mis en évidence et discutés en lien avec ces applications. Le potentiel et les limitations pour la mise en œuvre de ces polymères biosourcés ou biodégradables dans la fabrication de membranes à l’échelle industrielle seront en particulier commentés lorsque cela est possible. Enfin, dans une dernière section, les principaux efforts restant à réaliser dans le but d’une fabrication plus durable de membranes seront discutés.