Dans le monde, quelque 850 millions de personnes n’ont pas accès à de l’eau potable. L'eau contaminée transmet une grande variété de maladies, notamment le choléra, la dysenterie et la typhoïde, causant plus d'un demi-million de décès par an.
Des chercheurs de l'Université de Buffalo ont mis au point un purificateur d'eau solaire qui, espère-t-il, permet de purifier l'eau plus rapidement, à moindre coût et de manière plus efficace que d'autres modèles.
«L’énergie solaire est fondamentalement gratuite», déclare Qiaoqiang Gan, professeur d’ingénierie qui a dirigé la recherche. "Dans certains pays des zones tropicales, ils manquent de ressources mais ils ont une énergie solaire abondante."
Le design ressemble plus ou moins à une petite tente en A. Le papier noir trempé au carbone est drapé sur une forme triangulaire et placé au-dessus de l'eau. Les bords de la trace de papier dans l’eau, en la trempant comme une éponge. Il s'agit d'une modernisation de l'ancienne technologie de l'alambic solaire, qui utilise l'énergie solaire pour évaporer l'eau et laisser les contaminants derrière elle. La vapeur d'eau se refroidit, se condense et peut être collectée. L'équipe de Gan a amélioré la conception de l'alambic solaire, en le rendant plus efficace en lui donnant une forme inclinée - cela garde le papier au frais, car la lumière le frappe en biais au lieu de directement. Comme le papier reste en dessous de la température ambiante, il tire de la chaleur de son environnement, ce qui compense la perte d'énergie solaire pendant le processus de vaporisation.
L'appareil peut évaporer environ 2, 2 litres d'eau par heure pour chaque mètre carré de papier touché par le soleil. Ceci est plus efficace que d'autres purificateurs d'eau à énergie solaire, dit Gan.
La recherche a été décrite dans un article publié plus tôt ce mois-ci dans la revue Advanced Science . Le travail, financé par la National Science Foundation, était une collaboration entre l’Université de Buffalo, l’Université du Wisconsin-Madison et l’Université Fudan en Chine. Les premiers auteurs sur le papier étaient Haomin Song et Youhai Liu.
Les chercheurs Qiaoqiang Gan, Zongmin Bei et Haomin Song étaient parmi les auteurs de la nouvelle étude. Les trois ingénieurs et leurs collègues s’efforcent d’apporter l’alambic solaire à ceux qui en ont besoin via leur start-up, Sunny Clean Water. (Douglas Levere / Université de Buffalo) Gan et ses collègues ont créé une société pour commercialiser la technologie. Leur prototype peut condenser et collecter entre 10 et 20 litres par jour en plein soleil, explique Gan. Comme une femme adulte moyenne a besoin d'environ 2, 7 litres de liquide par jour et d'un homme moyen d'environ 3, 7 litres, dont 80% proviennent de boissons, l'alambic pourrait théoriquement fournir suffisamment d'eau de boisson par jour à une famille. Gan estime qu'il en coûtera environ 200 dollars et sera disponible d'ici un an environ.
M. Gan espère que le dispositif sera meilleur marché que les technologies similaires développées ces dernières années, dont beaucoup reposent sur des nanomatériaux coûteux. Des scientifiques de Stanford ont créé un minuscule filtre à eau utilisant des "nanoflakes" de molybdène, plusieurs entreprises envisagent d'utiliser la nanocellulose pour le traitement de l'eau, tandis qu'un nanofiltre d'un ingénieur tanzanien a remporté le prix de l'innovation africaine décerné par la Royal Academy of Engineering du Royaume-Uni. En revanche, le solaire utilise toujours du papier carbone peu coûteux et largement disponible.
L'appareil peut être utilisé sur tout type de surface de l'eau: un lac, un étang, un bac, même l'océan. Mais son fonctionnement dépendra du réglage.
«Le principal défi est que différentes personnes dans différentes régions répondent aux besoins locaux», a déclaré Gan, qui venait de rentrer d'un voyage de collecte de faits en Argentine. "Surtout si la qualité de l'eau de source est très différente."
Par exemple, si l'alambic est utilisé sur l'océan, le sel finira par s'accumuler à la surface. Ceci et d'autres défis de conception sont encore en cours d'élaboration.
L’alambic peut éliminer près de 100% des bactéries, des virus et des composés organiques comme l’arsenic, explique Gan. Il fait moins bien avec certains produits chimiques volatils, y compris certains pesticides, qui s'évaporent avec l'eau plutôt que d'être laissés pour compte.
«Il semble que les perspectives soient sérieuses», déclare Desmond Lawler, professeur d'ingénierie à l'université du Texas à Austin.
Selon Lawler, l’un des principaux facteurs à prendre en compte sera l’humidité de l’environnement dans lequel l’alambic est utilisé. Dans des conditions très humides, comme dans les Caraïbes après un ouragan, il est beaucoup plus difficile d’évaporer l’eau. L'équipe devra en tenir compte lors de la conception de systèmes pour des emplacements spécifiques.
Bien qu'il ne s'imagine pas que le système se substitue à des sources d'eau plus permanentes, M. Lawyer affirme que la simplicité du système est prometteuse.
«Un système à petite échelle qui pourrait créer de l’eau potable pour une famille», déclare Lawler. "C'est très excitant d'y penser, en particulier pour les situations d'urgence."
