Innovation technologique Liliane Bettencourt (2022-2023) - Lydéric Bocquet Collège de France Année 2022-2023 08 - La mécanique moléculaire des fluides – Un champ d'innovation pour l'eau et l'énergie : Nexus eau/énergie et innovations nanofluidiques (II) : l'énergie osmotique Dans le contexte du changement climatique global, le développement de nouvelles solutions d'énergies renouvelables est un enjeu de première importance. Une piste est cependant restée jusqu'ici relativement inexploitée : l'énergie osmotique. Celle-ci est extraite par exemple des différences de salinité entre l'eau de mer et l'eau de rivière. Il s'agit littéralement de convertir en électricité l'entropie de mélange associée à la dilution du sel. Renouvelable et non intermittente, elle serait utilisable dans de nombreux endroits à travers le monde et produirait jusqu'à l'équivalent en puissance de 1 000 à 2 000 réacteurs nucléaires. Mais l'efficacité des dispositifs reposant sur le phénomène d'osmose est jusqu'à présent plutôt médiocre, ce qui a considérablement entravé le développement de cette source d'énergie, malgré ses multiples avantages. Dans ce cours, nous discuterons des différentes technologies existantes pour assurer la conversion énergétique : la PRO (pressure-retarded osmosis) et la RED (reverse electro-dialyse), deux approches basées sur les phénomènes osmotiques. Nous détaillerons également des limitations des performances liées à la mise à l'échelle de ces technologies. Au-delà de ces approches, il y a actuellement une véritable effervescence autour de ces sujets de par le monde. De multiples pistes de recherche sont explorées, notamment en termes de nouveaux nanomatériaux pour les membranes : à base de carbone, graphène oxydé, de bore-azote, de soie, d'oxyde de titane, etc., Diverses approches sont également suivies pour la conversion ionique-électronique, par effet redox ou effets capacitifs. Dans ce contexte, les effets nanofluidiques permettent d'ouvrir des voies différentes, basées sur l'utilisation de formes alternatives pour le transport osmotique, notamment la diffusio-osmose. Le domaine s'inscrit désormais dans une dynamique qui n'est pas sans rappeler les années exploratoires des matériaux pour les batteries. Globalement, ces nouvelles voies permettent de revoir le cahier des charges des technologies pour leur mise à l'échelle. C'est un point clef, et cela a donné une nouvelle impulsion à la piste de l'énergie osmotique, qui est désormais exploitée par des start-up qui visent l'industrialisation.