Afin de résoudre le problème de l’approvisionnement durable en eau douce, les chercheurs ont développé ces dernières années de nombreux systèmes de dessalement solaire. Cependant, une difficulté fréquemment rencontrée est l’accumulation de sel, qui peut obstruer le système et affecter les taux de production d’eau. Pour résoudre ce problème, des chercheurs du MIT et de l’Université Jiao Tong de Shanghai se sont inspirés d’un phénomène naturel : la manière dont les courants océaniques profonds sont entraînés par des différences de densité de l’eau de mer, un processus connu sous le nom de circulation thermohaline.
Les chercheurs ont développé un nouveau système de dessalement à énergie solaire capable de produire de grandes quantités d’eau potable et utilisant une technologie inspirée de l’océan pour éviter les problèmes de colmatage par le sel. Une fois étendu, le système peut fournir suffisamment d’eau potable pour répondre aux besoins quotidiens d’une petite famille.
Le nouveau système des chercheurs améliore leur conception précédente, un concept similaire composé de plusieurs couches appelées « étapes ». Chaque étage contient un évaporateur et un condenseur, utilisant la lumière du soleil pour séparer passivement les sels de l'eau entrante. Bien qu’il utilise efficacement l’énergie solaire pour évaporer l’eau, il peut se boucher après quelques jours en raison de l’accumulation de sel. C’est pourquoi les chercheurs ont essayé une méthode de circulation thermohaline pour réduire l’accumulation de sel.
L'unité à un étage nouvellement conçue ressemble à une fine boîte surmontée d'un matériau sombre qui absorbe la chaleur du soleil. L’intérieur de la boîte est divisé en parties supérieure et inférieure. L'eau circule dans la partie supérieure et une couche d'évaporateurs au plafond utilise la chaleur du soleil pour chauffer et évaporer l'eau en contact direct avec elle. La vapeur d'eau est transportée vers la moitié inférieure et la couche de condenseur refroidit la vapeur d'eau en eau potable sans sel.
La boîte entière est inclinée et la chaleur du soleil crée des tourbillons lorsque l’eau la traverse. Ce mouvement permet de mettre l'eau en contact avec la couche d'évaporation supérieure tout en maintenant la circulation du sel et en empêchant la précipitation du sel et le colmatage.
Xu Zhenyuan, l'un des auteurs correspondants de l'étude, a déclaré : « Nous avons maintenant introduit une convection plus puissante, similaire à la convection à l'échelle d'un kilomètre de long que nous voyons habituellement dans l'océan. Lorsque l'eau de mer est exposée à l'air, la lumière du soleil provoque l'évaporation de l'eau de mer. Une fois que l'eau de mer quitte la surface de la mer, le sel reste. boîte, nous pouvons utiliser cette fonctionnalité pour repousser le sel.
Les chercheurs ont découvert que leur système pouvait produire de l’eau douce dans des environnements présentant des concentrations de sel variables, de l’eau de mer naturelle à une eau sept fois plus salée. S'il était agrandi à la taille d'une petite valise, le système pourrait produire 4 à 6 litres (1,1 à 1,6 gallons) d'eau par heure et durer plusieurs années avant que des pièces ne doivent être remplacées, ont-ils déclaré.
Le coût global de fonctionnement du système sera inférieur au coût de production de l'eau du robinet aux États-Unis en raison de son taux de production d'eau élevé, de son rejet élevé de sel, de sa longue durée de vie et du fait qu'il fonctionne à l'énergie solaire et ne nécessite pas d'électricité, ont indiqué les chercheurs.
Yang Zhong, co-auteur du rapport d'étude, a déclaré : « Nos recherches montrent que ce type d'équipement peut atteindre une longue durée de vie. Cela signifie que pour la première fois, l'eau potable produite à partir de la lumière du soleil pourrait être moins chère que l'eau du robinet. Cela offre la possibilité au dessalement solaire de l'eau de mer de résoudre des problèmes pratiques.
La recherche a été publiée dans la revue Joule.