Pour une grande partie du monde confrontée à des pénuries d’eau, une lueur d’espoir pourrait poindre à l’horizon : la possibilité de transformer facilement l’air chaud en eau potable. Au cours des dernières années, des chercheurs de l'Université du Texas à Austin se sont concentrés sur l'humidité de l'air comme source potentielle d'eau potable pour les habitants des zones frappées par la sécheresse. Dans une nouvelle recherche publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, ils ont réalisé une avancée majeure dans leurs efforts visant à créer de l'eau potable à partir de l'air : un hydrogel de conception moléculaire peut créer de l'eau propre en utilisant uniquement l'énergie de la lumière du soleil.
Des chercheurs de l'Université du Texas ont créé un hydrogel qui utilise la lumière du soleil pour créer de l'eau potable à partir de l'air. La technologie crée des microgels très efficaces qui pourraient potentiellement constituer une solution économique et portable aux pénuries mondiales d’eau. L'image ci-dessus montre un échantillon d'eau collecté à l'aide d'un gel. Source : Université du Texas à Austin
Produire de l'eau grâce à l'énergie solaire
Les chercheurs ont pu utiliser l'énergie solaire pour extraire l'eau de l'atmosphère et la rendre potable à des températures aussi basses que 40 degrés Celsius, ce qui coïncide avec les températures estivales au Texas et dans d'autres régions du monde. Cela signifie qu'un jour, les personnes vivant dans des endroits avec une chaleur excessive et peu d'accès à l'eau potable pourront simplement placer un appareil à l'extérieur et celui-ci leur produira de l'eau sans effort supplémentaire.
"Avec notre nouvel hydrogel, nous ne extrayons pas seulement de l'eau de l'air. Nous le faisons très rapidement et sans utiliser beaucoup d'énergie", a déclaré Guihua Yu, professeur de science et d'ingénierie des matériaux au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et au Texas Materials Research Institute. "Ce qui est vraiment attrayant avec notre hydrogel, c'est la façon dont il libère de l'eau. Pensez à un été chaud au Texas : nous pouvons profiter de la hausse et de la baisse naturelles des températures sans avoir à allumer un chauffage."
Selon les conditions d'humidité, l'appareil peut produire de 3,5 à 7 kilogrammes d'eau par kilogramme de gel.
Une caractéristique importante de cette recherche est que l’hydrogel peut accueillir des particules microscopiques appelées « microgels ». Ces microgels pourraient augmenter la vitesse et l’efficacité, rapprochant ainsi ces dispositifs de la réalité. En convertissant les hydrogels en minuscules particules, il est possible d’obtenir une capture et une libération ultrarapides de l’eau. Cela fournit un nouvel adsorbant très efficace qui peut augmenter considérablement la production d’eau grâce à plusieurs cycles par jour.
Les chercheurs apportent de nouvelles améliorations à la technologie dans l’espoir d’en faire un produit commercial. L’un des domaines d’intérêt consiste à optimiser la conception technique des microgels pour augmenter encore l’efficacité.
La mise à l’échelle est une prochaine étape importante. Les chercheurs visent à traduire leurs résultats en une solution pratique et évolutive pouvant être utilisée à l’échelle mondiale comme méthode portable et peu coûteuse de production d’eau potable. Cela pourrait changer la vie dans des pays comme l’Éthiopie, où près de 60 % de la population n’a pas accès à une eau potable de base.
"Notre objectif ultime en développant cet appareil est de le rendre accessible aux personnes du monde entier qui ont besoin d'un accès rapide et continu à l'eau potable, en particulier dans les zones arides", a déclaré Zhao Yaxuan, étudiant diplômé du laboratoire.
L’équipe travaille sur d’autres versions de l’appareil fabriquées à partir de matériaux organiques, ce qui rendrait la production de masse moins chère. Dans la transition vers des conceptions plus viables commercialement, il existe également des défis liés à l’augmentation de la production d’absorbeurs d’humidité et au maintien de la durabilité tout au long de la durée de vie du produit. La recherche porte également sur la manière de rendre l'appareil portable et adapté à divers scénarios d'application.
Ce projet est financé par le prix Norman Hackerman en recherche chimique de la Welch Foundation et le prix Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award.