Une équipe de l'université nationale Hankyong, en Corée du Sud, a comparé le colmatage composite organique–minéral sur membranes céramiques et membranes polymères de séparation dans des eaux usées réelles de semi-conducteurs, puis a publié un mécanisme spécifique au matériau, a annoncé le 9 septembre 2026 la Fondation nationale de la recherche de Corée (DongA Science). Les travaux, dirigés par le professeur Noh Ho-jung du département de génie civil et environnemental, visent à favoriser une réutilisation plus stable et rentable des eaux usées de salle blanche (DongA Science).
Points clés
- Des eaux usées réelles de fabrication ont été filtrées pendant 48 heures sur des membranes fibres creuses céramiques en alumine et polymères en PES, et les colmatants ont été comparés directement (DongA Science).
- Sur les deux types de membrane, les complexes silice–protéines et les complexes ions métalliques–matières organiques ont été identifiés comme les principaux colmatants (DongA Science).
- Le flux de perméat final sur les membranes céramiques n'a atteint qu'environ un tiers de celui des membranes polymères, à rebours de l'idée répandue selon laquelle les céramiques se colmatent moins (DongA Science).
- Un nouveau mécanisme spécifique au matériau a été identifié : les ions fer s'adsorbent sur les groupes fonctionnels Al–OH de la surface céramique, puis des substances humiques s'accumulent par-dessus (DongA Science).
- L'article relu par les pairs a été mis en ligne le 19 août dans la revue internationale Desalination (doi 10.1016/j.desal.2026.120686) (DongA Science).
Ce qui s'est passé
À mesure que les usines de semi-conducteurs grandissent, le volume d'eaux usées de process qu'elles génèrent augmente, et l'intérêt de les purifier pour les réutiliser se renforce, avec les membranes d'ultrafiltration (UF) et d'osmose inverse (OI) comme technologies de référence (DongA Science). Les pores d'OI sont cités à 0,0001 µm, tandis que l'UF retient bactéries, protéines et colloïdes via des pores des dizaines de milliers de fois plus fins qu'un cheveu humain (DongA Science). Lorsque des contaminants adhèrent à ces membranes et les obstruent, le flux chute, la fréquence de nettoyage augmente et la stabilité en aval se dégrade, en particulier avec le colmatage composite formé de silice, d'ions métalliques et de matières organiques, difficile à traiter car les travaux antérieurs utilisaient des effluents synthétiques ou un seul colmatant plutôt qu'un effluent réel de salle blanche (DongA Science).
Pour combler ce manque, l'équipe du professeur Noh a mené des essais parallèles de 48 heures sur des eaux usées réelles de semi-conducteurs, avec des membranes céramiques en alumine et des membranes fibres creuses polymères en polyéthersulfone (PES) (DongA Science). Les analyses de surface ont montré que les deux mêmes familles de colmatants dominaient sur les deux matériaux, complexes silice–protéines et complexes ions métalliques–matières organiques, mais la membrane céramique a terminé l'essai à environ un tiers du flux de perméat final de la membrane polymère (DongA Science). L'équipe attribue cet écart à un mécanisme de colmatage spécifique au matériau, nouvellement identifié sur les céramiques : les ions fer s'adsorbent sélectivement sur les groupes fonctionnels Al–OH de la surface membranaire, puis des substances humiques s'accumulent par-dessus, de sorte que la chimie de surface, et pas seulement la structure des pores, pilote le colmatage composite (DongA Science).
« Nous avons fourni une base scientifique pour choisir les matériaux membranaires adaptés en tenant compte des interactions chimiques entre les composants des eaux usées de semi-conducteurs et les surfaces membranaires », a déclaré le professeur Noh Ho-jung, ajoutant que les résultats peuvent servir à « concevoir des procédés de purification qui prennent en compte conjointement la composition en fer, silice et matières organiques des eaux usées » (DongA Science).
Lecture des spécifications
Le résultat publié n'est pas un chiffre de débit mais un rapport de flux et un mécanisme de colmatage ; l'échelle utile à l'acheteur est donc la durée d'essai et la surface membranaire nécessaires pour tirer des conclusions sur les performances céramique/polymère. L'essai en laboratoire de 48 heures sur effluent réel correspond à un essai d'acceptation pilote typique d'un module de prétraitement UF ou OI (fourchette industrielle générale, non issue des sources). Sur un essai de 48 heures, le flux de perméat final de la membrane céramique n'a atteint qu'environ un tiers de celui de la membrane polymère, alors que les céramiques sont souvent supposées se colmater plus lentement (DongA Science). Pour une filière de réutilisation en salle blanche, l'étude concerne l'étage membranaire placé en amont de l'OI, généralement alimenté par une clarification physico-chimique de type FAD ou décanteur lamellaire pour éliminer métaux, silice et matières organiques, et protégé en aval par une OI avec skid de nettoyage chimique en place ; le colmatage composite piloté par le fer et la silice décrit dans l'étude est exactement le mode de défaillance que cet étage doit être conçu pour maîtriser. Les exploitants qui spécifient un package de systèmes membranaires MBR pour la réutilisation côté salle blanche doivent traiter le choix de la céramique comme une décision de chimie, et non seulement de durabilité. Ces constats rejoignent aussi les questions d'ingénierie soulevées dans notre précédent guide d'usine 2026 : FAD ou décanteur pour les eaux usées de semi-conducteurs à South Hadley, MA, où l'élimination des solides en tête de chaîne doit être ajustée aux colmatants qui suivent la membrane.
FAQ
Que change ce résultat pour une installation qui hésite entre membranes UF céramiques et polymères sur des eaux usées de salle blanche ?
Il ne désigne pas de vainqueur unique ; il indique que le choix doit être dicté par la chimie de l'effluent, car les membranes céramiques peuvent se colmater davantage que les polymères dans certains effluents réels de fabrication, avec une cause chimique précise (DongA Science).
Quels colmatants les exploitants doivent-ils surveiller en priorité sur une filière de réutilisation UF/OI en salle blanche ?
La silice, le fer et les matières organiques, en particulier les complexes silice–protéines, les complexes ions métalliques–matières organiques et les substances humiques qui s'accumulent sur le fer déjà adsorbé à la surface membranaire (DongA Science).
Quelle est une durée pilote raisonnable pour comparer des matériaux membranaires sur des eaux usées réelles de salle blanche avant achat ?
L'étude publiée a utilisé un essai de 48 heures sur effluent réel ; un pilote de cette catégorie est généralement mené sur plusieurs jours au moins pour exposer la chute de flux (fourchette industrielle générale, non issue des sources).
Où consulter l'article original relu par les pairs ?
L'étude a été mise en ligne le 19 août dans la revue internationale Desalination, doi 10.1016/j.desal.2026.120686, selon DongA Science.
