L’atmosphère terrestre contient une quantité immense d’eau, suffisante pour remplir 800 fois le Grand Lac Salé de l’Utah. Cette immense ressource a le potentiel de produire de l’eau potable à partir de rien pour des milliards de personnes confrontées à des pénuries mondiales.
Les technologies existantes de récupération d’eau atmosphérique (AWH) sont entravées par des problèmes de taille, de coût et d’efficacité.
Cependant, des recherches menées par une équipe de scientifiques de l’ Université de l’Utah a offert des avancées prometteuses qui pourraient révolutionner ce domaine.
Transformer l’air sec en eau
L’étude présente un dispositif AWH compact alimenté au combustible qui s’appuie sur des matériaux adsorbants pour extraire les molécules d’eau de l’air et les libérer sous forme liquide grâce à l’application de chaleur.
Ce prototype étonnant, développé par l’auteur principal Sameer Rao et l’étudiant diplômé Nathan Ortiz, utilise un type spécifique de matériau hygroscopique appelé structure métallo-organique.
« Les matériaux hygroscopiques ont intrinsèquement une affinité avec l’eau. Ils absorbent l’eau partout où vous allez », explique Rao. Ce matériau, semblable à l’absorbant que l’on trouve dans les couches, est conçu pour absorber sélectivement la vapeur d’eau de l’air.
Réorganiser les molécules
Rao compare les structures métallo-organiques à des blocs Lego, qui peuvent être réorganisés pour créer des molécules idéales pour la séparation des gaz.
« Ils peuvent le rendre spécifique pour absorber la vapeur d’eau de l’air et rien d’autre. Ils sont vraiment sélectifs », a-t-il déclaré. Le prototype utilise du fumarate d’aluminium, façonné en panneaux qui collectent l’eau lorsque l’air est aspiré.
« Les molécules d’eau elles-mêmes se retrouvent piégées à la surface de nos matériaux, et c’est un processus réversible. Il existe de nombreux endroits où les molécules d’eau peuvent se retrouver coincées », a ajouté Ortiz.
Un seul gramme de ce matériau contient une surface équivalente à deux terrains de football, ce qui lui permet de capter une quantité importante d’eau. « Toute cette surface est à l’échelle moléculaire », a déclaré Rao.
« Et c’est formidable pour nous car nous voulons piéger la vapeur d’eau sur cette surface dans les pores de ce matériau. »
De l’eau à partir de l’air pour les soldats et les civils
La recherche a reçu un financement du Centre des soldats du DEVCOMun programme du ministère de la Défense visant au transfert de technologie pour soutenir la modernisation de l’armée.
L’intérêt de l’armée est de fournir aux soldats une unité de production d’eau compacte, réduisant ainsi le besoin de transporter de grandes gourdes d’eau.
« Nous avons étudié cette solution spécifiquement pour les applications militaires, afin que les soldats disposent d’une petite unité de production d’eau compacte et n’aient pas besoin de trimballer une grande gourde remplie d’eau », explique Rao. « Cela permettrait de produire de l’eau à la demande. »
Rao et Ortiz ont déposé un brevet préliminaire sur cette technologie, qui répond également à des besoins civils.
« En concevant le système, je pense que nous avions également une vision plus large du problème de l’eau. Ce n’est pas seulement un problème de défense, c’est aussi un problème civil », a déclaré Rao.
Résoudre les pénuries d’eau à l’échelle mondiale
L’objectif est de fournir aux ménages suffisamment d’eau potable, environ 15 à 20 litres par jour.
Le prototype de preuve de concept a produit avec succès cinq litres d’eau par jour et par kilogramme de matériau adsorbant.
Sur le terrain, ce dispositif serait plus efficace que le conditionnement de l’eau en trois jours, selon Ortiz.
La deuxième étape de l’appareil consiste à précipiter l’eau en liquide en appliquant de la chaleur, à l’aide d’un réchaud de camping militaire standard.
« En collectant de l’eau, il libère de petites quantités de chaleur. Et pour inverser le phénomène, nous ajoutons de la chaleur. Nous mettons simplement une flamme juste en dessous, n’importe quoi pour augmenter la température. Et lorsque nous augmentons la température, nous libérons rapidement les molécules d’eau », explique Ortiz.
Une solution durable transforme l’air en eau
Bien qu’il existe de nombreuses technologies émergentes pour la collecte de l’eau atmosphérique, elles sont généralement efficaces dans les environnements humides mais pas pratiques dans les régions arides.
Ortiz pense que son appareil peut être le premier à réussir dans des conditions arides, principalement parce qu’il utilise un carburant à forte densité énergétique comme l’essence blanche.
« Si vous utilisez des panneaux solaires, vous ne pouvez pas les utiliser pendant la journée ou vous avez besoin de batteries, ce qui représente un poids supplémentaire. Cette technologie est supérieure dans les conditions arides, tandis que la réfrigération est optimale dans les conditions d’humidité élevée », a déclaré Ortiz.
L’étude, publiée dans la revue Rapports de cellules Sciences physiquesmarque une étape importante vers la récupération pratique de l’eau atmosphérique, offrant une solution potentielle pour les zones confrontées à des pénuries d’eau chroniques.
Avec un développement continu, cette technologie pourrait jouer un rôle crucial dans la fourniture de sources d’eau durables dans les contextes militaires et civils.
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2024-07-26 21:26:41
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