Vidéo de la série Spotlight
Note de la rédaction : Ceci est une version traduite et légèrement adaptée d’un article initialement publié le 14 janvier 2026 dans le cadre de la série d’articles « Spotlight on Young Researchers » sur le site web du Fonds National de la Recherche Luxembourg (FNR). « Spotlight on Young Researchers » a été lancé en 2016 afin de mieux faire connaître les parcours et les travaux de recherche de jeunes scientifiques du monde entier ayant un lien avec le Luxembourg.
L’eau couvre la majeure partie de notre planète, mais seuls environ 3 % de cette eau sont potables et difficiles d’accès pour de nombreuses populations. Environ 40 % de la population mondiale vit dans des régions où l’eau potable est rare – un problème encore aggravé par le changement climatique. Alaa Ibrahim, ingénieure en génie mécanique à l’Université du Luxembourg, consacre actuellement sa thèse de doctorat aux systèmes de dessalement – des procédés qui permettent d’éliminer le sel de l’eau de mer afin de la rendre potable.
L'eau douce sur la Terre, représenté sous forme de gouttes.
Séparer l’eau douce de l’eau de mer
« Ma recherche porte sur un procédé appelé distillation membranaire, une technique plus récente qui utilise la chaleur et des filtres spéciaux pour séparer l’eau douce de l’eau de mer. Dans ce procédé, la vapeur d’eau traverse la membrane, tandis que les sels et autres impuretés sont retenus. Elle peut être plus économe en énergie que les méthodes traditionnelles lorsqu’elle fonctionne avec de la chaleur à basse température, et elle convient bien aux applications de petite taille et isolées, mais elle doit encore relever certains défis. Je souhaite améliorer sa conception afin qu’elle puisse fournir une eau propre abordable là où elle est le plus nécessaire », explique Alaa Ibrahim, qui réalise sa thèse de doctorat au sein du groupe de recherche Applied Thermodynamics (ATD), dirigé par le professeur Stephan Leyer à la Faculté des sciences, des technologies et de médecine.
Alaa Ibrahim
Alaa Ibrahim bénéficie d’une bourse doctorale AFR du Fonds National de la Recherche Luxembourg (FNR). Ses travaux profitent des échanges de connaissances avec des chercheurs de différentes universités ainsi qu’avec une entreprise de premier plan dans le domaine de la distillation membranaire, qui soutient sa recherche par une visite de site et des données d’exploitation réelles. « Cela pourrait nous aider à valider nos résultats dans des conditions réelles », explique Alaa Ibrahim.
La distillation membranaire pour un dessalement durable
La recherche récente sur la distillation membranaire (MD) a conduit à des améliorations considérables en ce qui concerne son aptitude à un dessalement durable. Les travaux se sont concentrés sur le développement de matériaux membranaires avancés offrant une meilleure stabilité thermique et une plus grande résistance au colmatage, c’est-à-dire à l’accumulation indésirable d’impuretés. Ils portent aussi sur l’optimisation de la conception des systèmes afin d’améliorer le transfert de chaleur et de matière.
Alaa Ibrahim au travail au laboratoire.
Mais des défis subsistent ; le principal consiste à réduire la consommation d’énergie tout en maintenant une efficacité élevée et des performances membranaires durables.
Les chercheurs s’intéressent à la manière dont la distillation membranaire se comporte dans des conditions réelles sur de longues périodes. Des aspects tels que la dégradation des membranes, les pertes de chaleur et le manque de données sur le fonctionnement à long terme représentent les principaux défis. Des recherches supplémentaires sont également nécessaires pour améliorer l’intégration avec les énergies renouvelables – un facteur décisif pour un traitement de l’eau durable et économe en énergie.
L’objectif : améliorer les systèmes de distillation membranaire
La recherche d’Alaa Ibrahim vise à améliorer les performances des systèmes de distillation membranaire en optimisant à la fois leur conception et leurs conditions de fonctionnement.
Une méthode consiste à utiliser des promoteurs de turbulence spécialement conçus – appelés espaceurs, dont certains sont inspirés de motifs naturels – afin d’améliorer l’écoulement de l’eau et le transfert de chaleur. Nous avons développé des promoteurs de turbulence présentant des caractéristiques spécifiques pour améliorer le mélange dans le canal d’alimentation. Ceux-ci ont d’abord été conçus et analysés numériquement, et ils sont actuellement testés au moyen de simulations et d’expériences en laboratoire. Les premiers résultats montrent une amélioration du transfert de chaleur et de matière, ce qui augmente l’efficacité globale du système. C’est une étape prometteuse vers une distillation membranaire plus efficace et plus pratique.
Alaa Ibrahim, Université du Luxembourg
À gauche : des entretoises inspirées de la nature ; à droite : des entretoises classiques.
J’étudie également comment les gradients de température et les variations de la concentration en sel à l’intérieur du système influencent son efficacité et sa stabilité. Ces connaissances sont essentielles pour faire passer cette technologie à plus grande échelle. En combinant des conceptions innovantes avec une compréhension plus approfondie du comportement du procédé, l’objectif est de rendre la distillation membranaire plus économe en énergie, plus fiable et plus pratique pour une grande variété d’applications – de l’usage industriel à l’usage privé.
Alaa Ibrahim, Université du Luxembourg
EN SAVOIR PLUS SUR ALAA IBRAHIM
Sa recherche en une phrase
« Mes recherches visent à rendre le dessalement plus efficace en améliorant les systèmes de distillation membranaire grâce à des conceptions innovantes qui optimisent le transfert de chaleur et de matière, afin de produire davantage d’eau douce avec moins d’énergie. »
Impressions tirées de la collaboration avec l'industrie
« L’industrie se concentre sur la mise en œuvre rapide et efficace de solutions, avec des délais serrés et des objectifs concrets. La recherche scientifique, en revanche, laisse plus de temps pour des recherches approfondies, des expériences et la compréhension des principes fondamentaux. »
Comment l'industrie profite de la collaboration avec la science, et inversement
« L’industrie bénéficie de la collaboration avec des chercheurs publics en accédant à des idées innovantes, à des méthodes avancées et aux dernières évolutions scientifiques, qui peuvent améliorer ses technologies et ses processus. En retour, la recherche scientifique bénéficie de la possibilité de tester et de valider ses travaux à plus grande échelle, d’obtenir un aperçu des défis réels et de garantir que son travail ait un impact pratique. Ces partenariats contribuent à combler le fossé entre la théorie et l’application et à faire progresser les deux domaines. »
Auteur: Alaa Ibrahim (Universität Luxemburg)
Éditeur: Emily Iversen (FNR)
Vidéo et photos d'Alaa Ibrahim: Emily Iversen (FNR)
Illustrations: Alaa Ibrahim
Traduction: Michèle Weber (FNR)
