De nouveaux matériaux emprisonnent la lumière du soleil afin de dessaler l’eau de mer
Des ingénieurs chimistes ont fabriqué le nouveau dispositif portable en imitant deux procédés naturels : le simple cycle d’évaporation et de condensation, et le transport de l’eau des racines aux feuilles chez les plantes.
Par l’équipe d’Anthropocene Magazine (Opens in a new window)
Les humains ont besoin d’eau pour vivre, mais la croissance rapide de la population mondiale et les changements climatiques compromettent les réserves de cette précieuse ressource. Le dessalement de l’eau de mer (Opens in a new window) constitue une façon de soulager la soif de millions de personnes dans les zones arides du monde. Toutefois, les technologies de dessalement existantes exigent beaucoup d’énergie.
Des chercheurs de l’Université de Waterloo ont mis au point un dispositif qui produit efficacement de l’eau potable à partir de l’eau salée en se servant de l’énergie solaire. Leur dispositif imite deux procédés naturels : le cycle naturel d’évaporation et de condensation de l’eau et le transport de l’eau des racines aux feuilles chez les plantes.
Comme l’indique la revue Nature Communications (Opens in a new window), le dispositif convertit 93 % de la lumière du soleil en énergie utilisable et produit quotidiennement 20 litres d’eau douce par mètre carré, soit la quantité nécessaire à une personne pour boire et se laver, selon les recommandations de l’Organisation mondiale de la Santé.
Selon le Rapport mondial des Nations Unies sur la mise en valeur des ressources en eau 2024, environ 2,2 milliards de personnes dans le monde n’ont pas accès à de l’eau potable. Les systèmes conventionnels de dessalement font passer l’eau de mer à travers des membranes spéciales qui retiennent le sel et laissent filtrer l’eau douce. Mais le procédé est énergivore. Au fil du temps, du sel s’accumule dans les membranes onéreuses, qui doivent être entretenues ou remplacées.
L’équipe d’ingénieurs chimistes a donc fabriqué un dispositif de dessalement autonettoyant fondé sur l’évaporation, qui fonctionne à l’énergie solaire et ne nécessite aucun entretien. L’équipe prend d’abord un morceau poreux de mousse de nickel et le recouvre d’une couche d’un polymère conducteur appelé polydopamine (PDA).
Elle recouvre ensuite la moitié inférieure du morceau de mousse d’une couche de polymère thermoréactif appelé sporopollénine. La sporopollénine est un biopolymère mécaniquement résistant et chimiquement stable que l’on trouve sur les parois extérieures des grains de pollen et des spores des plantes.
Les chercheurs placent le morceau de mousse enrobé dans l’eau de mer de sorte que seule la partie inférieure de la mousse soit immergée, puis le couvre avec un condensateur de plastique en forme de dôme. Durant le jour, la couche supérieure de PDA absorbe la lumière du soleil et la transforme en chaleur. À ces températures élevées, une fine couche d’eau de mer remonte le long de la surface de PDA de la mousse et s’évapore, laissant derrière elle du sel. Les vapeurs d’eau se condensent sur le dôme de plastique et s’écoulent le long des parois pour être recueillies.
La nuit, lorsque les températures chutent, la moitié inférieure de la mousse, qui est recouverte de sporopollénine, aspire l’eau à travers les canaux de la mousse de nickel et élimine le sel accumulé. Le dispositif autonettoyant peut donc continuellement transporter l’eau à des fins d’évaporation et de condensation.
« Non seulement ce nouveau dispositif est-il efficace, mais il est aussi portable, ce qui rend son utilisation idéale dans les régions éloignées où l’accès à l’eau douce est limité », a déclaré Yuning Li, coauteur de l’étude, dans un communiqué de presse (Opens in a new window).
Source : Yi Wang et coll. Thermo-adaptive interfacial solar evaporation enhanced by dynamic water gating. Nature Communications. 2024.
Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/09/novel-materials-plus-a-dash-of-sunlight-turn-saltwater-to-fresh/ (Opens in a new window)
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(Opens in a new window)Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (Opens in a new window). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (Opens in a new window), la Durabilité à l’Ère Numérique (Opens in a new window) et le pôle canadien de Future Earth (Opens in a new window).