Une nouvelle étape franchie dans le processus de filtration membranaire

Le colmatage des membranes est la principale limite technique aux procédés de filtration membranaire visant à séparer efficacement des biomolécules valorisables à partir de différentes bioressources, en particulier d’extraits de microalgues. Bien que plusieurs mécanismes aient été proposés, ils ont rarement été observés directement au sein du milieu poreux. Dans un travail mené par deux laboratoires (IMN à Nantes et GEPEA à Saint-Nazaire), la doctorante Hélène Roberge, le professeur Philippe Moreau, et les chercheures Estelle Couallier et Patricia Abellan ont développé une méthode de visualisation directe - à l'échelle nanométrique - de l'encrassement à l'intérieur et à la surface des membranes.

Pour mimer la microfiltration de véritables extraits de ressources bio, des solutions modèles de lipides, de protéines et de leurs mélanges ont été filtrées, et les membranes colmatées ont été analysées et reconstruites en 3D à haute résolution à l'aide d'un faisceau d'ions focalisés en conditions cryogéniques couplé à la microscopie électronique à balayage (cryo-FIB/SEM). L'analyse a mis en évidence des mécanismes de colmatage des membranes différents selon les biomolécules filtrées permettant de comprendre comment les performances de la filtration dépendent de la composition d'un mélange complexe. Une analyse quantitative a permis de déterminer précisément les propriétés du milieu poreux (porosité, tortuosité) et des pores qui peuvent être ouverts, partiellement ou totalement bloqués, contribuant activement ou non à la filtration.

La méthodologie présentée dans ce travail fournit des informations pertinentes issues de la caractérisation directe du colmatage des membranes, données qui sont difficilement accessibles par d'autres moyens étant donnée l’échelle nanométrique des objets observés.