Face à l’augmentation des pressions sur les ressources en eau douce à travers le monde, des chercheurs ont développé une solution simple et prometteuse qui pourrait révolutionner l’accès à l’eau potable. Il s’agit d’un matériau spongieux unique exploitant la lumière solaire pour transformer l’eau de mer en eau potable, sans recourir à l’électricité ou à toute autre source d’énergie externe.
Cette innovation, présentée dans une étude publiée le 2 juillet dans la revue « ECS Energy Letters » (source), repose sur une structure microscopique spécifique appelée « aérogels ». Ces matériaux légers, semblables à une éponge, possèdent des cavités microscopiques qui facilitent l’absorption de l’eau et son transport sous forme de vapeur.
Cette innovation intervient à un moment où la pression sur les ressources en eau douce ne cesse de croître à l’échelle mondiale.
Différence entre le nouveau matériau spongieux et les gels traditionnels
Lors d’une expérience sur le terrain exposée à la lumière naturelle du soleil, le système a produit environ trois cuillères à soupe d’eau pure en six heures. Cette réussite ouvre la voie à une utilisation future dans les régions souffrant de pénuries en eau et en énergie, selon Shi Xin, auteur principal de l’étude et professeur assistant au département de génie aéronautique et de navigation de l’Université des arts appliqués de Hong Kong.
Shi Xin explique : « Notre innovation permet une désalinisation complète de l’eau de mer sans aucune source d’énergie extérieure et avec une efficacité qui ne dépend pas de la taille du matériau utilisé. Cela en fait une solution simple et extensible pour fournir de l’eau propre. »
Des tentatives précédentes visaient à créer des matériaux solaire-dépendants pour le traitement de l’eau, notamment le « gel aquatique », qui conserve de l’eau à l’intérieur et la libère sous forme de vapeur pure lorsqu’il est chauffé. Cependant, ces gels traditionnels sont souvent fragiles et reposent sur la rétention des liquides à l’intérieur.
En revanche, l’innovation actuelle utilise l’aérogel, un matériau plus robuste, léger mais sec, caractérisé par des cavités solides à l’échelle microscopique qui facilitent un transfert efficace de l’eau ou de la vapeur. Le principal défi était que l’efficacité de l’évaporation diminuait lorsque la taille de l’aérogel augmentait.
Pour surmonter ce problème, l’équipe a employé une technique d’impression 3D en mélangeant des nanotubes de carbone avec des fibres de cellulose microscopiques, puis en imprimant ce mélange sur une surface congelée. Cela a permis de créer des couches cohésives avec des trous verticaux réguliers d’un diamètre inférieur à 20 micromètres.
Le résultat est un matériau spongieux solide et efficace dont la performance reste constante quel que soit son volume. Des tests sur des échantillons allant de 1 à 8 centimètres ont révélé une production de vapeur d’eau équivalente, indépendamment de la taille des pièces.
Désalinisation solaire à faible coût et extensible
L’auteur principal insiste sur l’aspect remarquable de ce système qui ne requiert aucune source d’énergie externe. Lors de l’expérience, une pièce spongieuse a été placée dans un verre contenant de l’eau de mer, puis recouverte d’un couvercle en plastique transparent et incurvé.
Exposé aux rayons du soleil, la surface du matériau a chauffé, provoquant l’évaporation de l’eau – mais pas des sels. La vapeur s’est condensée sur la surface intérieure du couvercle, rassemblée sur les bords, puis est tombée sous forme d’eau douce dans un récipient extérieur.
Malgré une quantité modeste (environ trois cuillères à soupe en six heures lors de ce test), l’importance de cette innovation réside dans sa simplicité et sa capacité à être étendue, souligne Shi Xin :
- Le système ne dépend ni de pression ni de chaleur artificielle, ni de composants électriques.
- Seuls la lumière solaire, un peu de plastique et ce matériau spongieux innovant sont nécessaires.
Grâce à la possibilité de produire ce matériau via l’impression 3D, son déploiement à grande échelle pourrait être envisageable dans un avenir proche. Le groupe de recherche espère ainsi offrir une solution pour l’accès à l’eau potable dans les zones côtières, en situation de catastrophe ou dans les régions souffrant d’un déficit chronique en infrastructures énergétiques.