Une percée a été réalisée dans la technologie de collecte d’eau solaire qui utilise des gels et des conceptions de systèmes innovants pour extraire efficacement l’eau de l’atmosphère. Cette technologie pourrait révolutionner l’utilisation de l’eau dans les régions arides et ensoleillées, répondant aux besoins critiques en eau potable et à d’autres usages.
Les récupérateurs d’eau atmosphérique utilisent des gels et des sels hygroscopiques pour acheminer l’eau vers les zones arides. Plus de 2,2 milliards de personnes vivent actuellement dans des pays souffrant de stress hydrique, et les Nations Unies estiment que 3,5 millions de personnes meurent chaque année de maladies liées à l'eau. Étant donné que les régions qui ont le plus besoin d’eau potable améliorée sont également parmi les endroits les plus ensoleillés du monde, l’utilisation de la lumière du soleil pour faciliter l’accès à l’eau potable suscite un vif intérêt.
Des chercheurs de l'Université Jiao Tong de Shanghai, en Chine, ont développé une nouvelle technologie prometteuse de collecte de l'eau atmosphérique, alimentée par l'énergie solaire, qui pourrait aider à fournir suffisamment d'eau potable aux habitants de ces régions difficiles et arides. Ils ont publié les résultats de leurs recherches dans la revue AIP, Applied Physics Reviews.
Cette technologie de récupération de l’eau atmosphérique peut être utilisée pour augmenter les besoins quotidiens en eau, tels que l’eau potable domestique, l’eau industrielle et l’eau d’hygiène personnelle.
Surmonter les défis traditionnels
Les chercheurs ont toujours été confrontés à des défis lors de l'infusion de sel dans des hydrogels, car une teneur plus élevée en sel réduit la capacité de l'hydrogel à gonfler en raison de l'effet de relargage. Cela entraîne des fuites de sel et une diminution de la capacité d’absorption de l’eau.
"Ce qui nous a profondément impressionnés, c'est que même si jusqu'à 5 grammes de sel étaient injectés dans 1 gramme de polymère, le gel résultant pouvait toujours conserver de bonnes propriétés de gonflement et de piégeage du sel", a déclaré le chercheur Wang Ruzhu.
Gel absorbant innovant et conception du système
Les chercheurs ont utilisé des dérivés végétaux et des sels hygroscopiques pour synthétiser un gel super-hygroscopique qui absorbe et retient de grandes quantités d’eau. Dans un environnement atmosphérique sec, un kilogramme de xérogel peut absorber 1,18 kilogrammes d’eau, tandis que dans un environnement atmosphérique humide, il peut absorber jusqu’à 6,4 kilogrammes d’eau. Ce gel hygroscopique est facile à préparer et peu coûteux, ce qui le rend adapté à une préparation à grande échelle.
De plus, l’équipe de recherche a également utilisé un prototype doté d’une chambre de désorption et d’une chambre de condensation, configurées en parallèle. Ils ont utilisé un turbofan dans la chambre de condensation pour augmenter le taux de récupération de l'eau désorbée à plus de 90 %.
Lors d'une démonstration de prototype en extérieur, l'équipe a découvert qu'il pouvait libérer de l'eau adsorbée même le matin ou l'après-midi, lorsque la lumière du soleil était faible. Le système permet également une adsorption et une désorption simultanées pendant la journée.
Applications et optimisations futures
L'équipe de recherche s'efforcera d'utiliser les énergies renouvelables pour réaliser une adsorption et une désorption simultanées afin de maximiser la production quotidienne d'eau par unité de masse d'adsorbant, optimisant ainsi davantage les performances du système et le rendant pratique pour une utilisation dans le domaine de la production d'eau.
En plus de la production quotidienne d'eau, les matériaux adsorbants capables de collecter l'eau atmosphérique peuvent jouer un rôle important dans des applications futures telles que la déshumidification, l'irrigation agricole et la gestion thermique des équipements électroniques.
Référence : « Collecte air-eau diurne basée sur l'adsorption-désorption simultanée de gels poreux super-hygroscopiques », auteur : Xiang Chengjie, Yang Xinge, Deng Fangfang, Chen Zhihui, Wang Ruzhu, 5 décembre 2023, « Applied Physics Reviews ».
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Source compilée : ScitechDaily