Matériaux microporeux pour la collecte de l'eau atmosphérique

La pénurie d'eau douce s'intensifie en raison du changement climatique et de la croissance démographique mondiale. Cette thèse se concentre sur le développement d'une technologie de collecte d'eau atmosphérique (AWH) économe en énergie pour contribuer à relever ce défi. À travers une évaluation approfondie de zéolithes, de matériaux zéolitiques et de matériaux organométalliques (MOFs), l'AlPO-18 a été identifié comme un adsorbant prometteur. Il présente une excellente capacité d'adsorption d'eau sur une large gamme d'humidité et sa régénération consomme une faible quantité d’énergie, comparable à celle des MOFs, tout en offrant une stabilité hydrothermale supérieure.Afin d'optimiser davantage son application future, la méthode de synthèse de l'AlPO-18 a été soigneusement optimisée en termes de rendement, de coût, d'efficacité énergétique et d'impact environnemental. La montée en échelle à l’aide d’équipements adaptés a permis de valider la transposabilité de la synthèse de l’échelle laboratoire à l’échelle pilote. Sur cette base, des recherches supplémentaires ont été menées sur la mise en forme de l’adsorbant, ainsi que des évaluations complètes des propriétés d’adsorption de l’eau atmosphérique, établissant ainsi une base solide pour un déploiement industriel futur.Cette thèse introduit également une innovation majeure : l’incorporation de nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNTs) dans le composite, permettant une régénération électrothermique rapide in situ. Le composite ainsi mis en forme est resté stable sur plus de 10 000 cycles et s’est révélé applicable à d’autres matériaux poreux présentant des structures chimiques variées.En résumé, cette thèse fait progresser la technologie de collecte d’eau atmosphérique économe en énergie par l’emploi d’aluminophosphates comme adsorbants et l’innovation en matière de régénération. Les aluminophosphates et la régénération électrothermique assistée par MWCNTs sont non seulement prometteurs pour l’AWH, mais pourraient également l’être dans d’autres domaines tels que la catalyse, la capture du carbone et la séparation des gaz.