Les sécheresses ont fait les manchettes dans le monde entier ces dernières années, de la crise de l'eau en Californie à la grave pénurie d'eau au Cap, et des recherches suggèrent que 25% de la planète pourrait éventuellement subir une sécheresse permanente en raison du changement climatique. Mais si vous pouviez simplement tirer de l'eau de l'air?
C'est la prémisse d'une nouvelle technologie mise au point par des chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley. C'est un récupérateur d'eau qui peut extraire l'eau de l'air, même dans des climats extrêmement secs, en n'utilisant aucune autre énergie que la lumière du soleil.
La clé du récupérateur d’eau réside dans une nouvelle classe de matériaux appelés structures métalliques-organiques (MOF). Ces MOF sont des matériaux solides mais poreux avec des superficies énormes - un MOF de la taille d’un cube de sucre peut avoir une surface interne aussi grande que de nombreux terrains de football. Cela signifie qu'ils peuvent absorber les gaz et les liquides, puis les relâcher rapidement lorsque de la chaleur est ajoutée.
"Certains MOF, comme nous l'avons montré ici, ont une capacité extraordinaire d'aspiration de la vapeur d'eau de l'atmosphère, mais dans le même temps, ne maintenez pas trop étroitement les molécules d'eau à l'intérieur de leurs pores, de sorte qu'il soit facile d'extraire l'eau, ”Déclare Omar Yaghi, professeur de chimie à Berkeley, qui a dirigé la recherche.
Les chercheurs ont testé la récolteuse à Scottsdale, en Arizona, une ville du désert avec 40% d'humidité nocturne et 8% d'humidité pendant la journée. Sur la base des essais utilisant un MOF à base de zironium, les chercheurs pensent que le récolteur pourrait extraire environ 3 onces d'eau par livre de MOF par jour.
La récolteuse elle-même est une boîte dans une boîte. La boîte intérieure contient un lit de MOF. La boîte extérieure est un cube en plastique transparent de deux pieds. La nuit, les chercheurs ont laissé le haut de la boîte extérieure pour permettre à l'air de circuler au-delà des MOF. Dans la journée, ils remettent le dessus pour que la boîte soit chauffée par le soleil. La chaleur tirerait l'eau des MOF, où elle se condenserait sur les parois internes du cube en plastique avant de couler au fond, où elle pourrait être collectée.
«L'aspect le plus important de cette technologie est qu'elle est totalement passive en énergie», déclare Eugene Kapustin, un étudiant diplômé de Berkeley qui a travaillé sur la recherche.
En d'autres termes, il n'a pas besoin d'énergie à part le soleil, ce qui le rend écologique et accessible aux personnes vivant dans des endroits où l'électricité est limitée. Les résultats des essais ont été publiés plus tôt ce mois-ci dans la revue Science Advances .
L’équipe doit mener davantage d’essais sur les modèles actuels pour déterminer quels facteurs, tels que la taille de l’appareil et l’emplacement du MOF dans l’appareil, affectent le plus la quantité d’eau pouvant être récoltée. Ils espèrent également en apprendre davantage sur la manière dont des conditions climatiques spécifiques affectent l'apport en eau. Le prochain essai est prévu pour la fin de l'été à Death Valley, où le taux d'humidité nocturne peut être aussi bas que 25%.
Image au microscope de cristaux d'un MOF (UC Berkeley) Yaghi a également mis au point un nouveau MOF à base d'aluminium, dit-il, 150 fois moins cher et capable de capter deux fois plus d'eau que les MOF actuels. Son équipe et lui conçoivent un nouveau collecteur d’eau qui aspire activement l’air dans les MOF à grande vitesse, fournissant ainsi un volume d’eau beaucoup plus important.
L’équipe s’associe maintenant à l’industrie pour tester les récolteuses à l’échelle industrielle. Ils continuent également à rechercher des MOF plus récents, meilleurs et moins chers.
«Je suis très heureux de voir que de plus en plus de chercheurs du monde entier se joignent à nos efforts à cet égard», a déclaré Yaghi.
L'idée de puiser de l'eau dans l'atmosphère n'est pas nouvelle, déclare Eric Hoek, professeur d'ingénierie à l'Université de Californie à Los Angeles et rédacteur en chef du journal npj Clean Water . On sait depuis longtemps que lorsque vous utilisez un climatiseur, de l'eau s'écoule - c'est parce que la machine refroidit l'air jusqu'au point de rosée, la température à laquelle l'air est saturé de vapeur d'eau et il se produit une condensation.
Mais créer des collecteurs d’eau basés sur la technologie de refroidissement consomme énormément d’énergie. Dans les climats très secs, le point de rosée est inférieur à zéro. Refroidir l'air à cette température à grande échelle est irréalisable.
«La véritable innovation [de la recherche de Yaghi] est une innovation dans les matériaux», déclare Hoek. "Ces matériaux [les MOF] extraient l'eau et l'abandonnent plus facilement."
Mais le concept est difficile à mettre à l’échelle, prévient Hoek, car la quantité d’eau produite par centimètre carré d’abatteuse est relativement faible et qu’une grosse récolteuse occuperait potentiellement une très grande quantité de terre.
«Mais peut-être que pour un foyer ou un village, cela pourrait être un moyen très intéressant pour une personne hors du réseau d’avoir de l’eau douce», dit Hoek.
Yaghi imagine exactement cela: un avenir où tous ceux qui n'ont pas facilement accès à de l'eau douce ont une cueilleuse dans leur jardin.
«Ma vision est de parvenir à une« eau personnalisée », où les habitants de régions stressées par l'eau disposent d'un appareil fonctionnant à la maison fonctionnant au soleil, fournissant une eau répondant aux besoins fondamentaux des individus», a-t-il déclaré. «Plus du tiers de la population mondiale vit dans des régions aux prises avec un stress hydrique ou manque d'eau potable. Les conséquences potentielles de cette technologie sur la transformation de la vie des personnes et l'amélioration des conditions de la santé publique dans le monde sont énormes. ”
