Récolte de l’eau potable à partir de l’humidité 24 heures sur 24

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Récolte de l'eau potable à partir de l'humidité 24 heures sur 24
Le condenseur pilote au sommet d’un bâtiment de l’ETH Zurich. Crédit : ETH Zurich / Iwan Hächler

L’eau douce est rare dans de nombreuses régions du monde et doit être obtenue à grands frais. Les communautés proches de l’océan peuvent dessaler l’eau de mer à cette fin, mais cela nécessite une grande quantité d’énergie. Plus loin de la côte, la seule option restante est pratiquement souvent de condenser l’humidité atmosphérique par refroidissement, soit par des processus qui nécessitent également un apport énergétique élevé, soit en utilisant des technologies « passives » qui exploitent l’oscillation de température entre le jour et la nuit. Cependant, avec les technologies passives actuelles, telles que les feuilles de collecte de rosée, l’eau ne peut être extraite que la nuit. C’est parce que le soleil chauffe les feuilles pendant la journée, ce qui rend la condensation impossible.

Auto-refroidissement et protection contre les radiations

Des chercheurs de l’ETH Zurich ont maintenant développé une technologie qui, pour la première fois, leur permet de collecter de l’eau 24 heures sur 24, sans apport d’énergie, même sous un soleil de plomb. Le nouveau dispositif se compose essentiellement d’une vitre en verre spécialement revêtue, qui à la fois réfléchit le rayonnement solaire et rayonne également sa propre chaleur à travers l’atmosphère vers l’espace extra-atmosphérique. Il se refroidit ainsi jusqu’à 15 degrés Celsius (59 degrés Fahrenheit) en dessous de la température ambiante. Sous cette vitre, la vapeur d’eau de l’air se condense en eau. Le processus est le même que l’on peut observer sur des fenêtres mal isolées en hiver.

Les scientifiques ont recouvert le verre de couches de polymère et d’argent spécialement conçues. Cette approche de revêtement spéciale amène la vitre à émettre un rayonnement infrarouge à une fenêtre de longueur d’onde spécifique vers l’espace extra-atmosphérique, sans absorption par l’atmosphère ni réflexion sur la vitre. Un autre élément clé de l’appareil est un nouvel écran anti-rayonnement en forme de cône. Il dévie largement le rayonnement thermique de l’atmosphère et protège la vitre du rayonnement solaire entrant, tout en permettant à l’appareil de rayonner la chaleur susmentionnée vers l’extérieur et ainsi de s’auto-refroidir, de manière entièrement passive.

Proche de l’optimum théorique

Comme l’ont montré les tests du nouvel appareil dans des conditions réelles sur le toit d’un bâtiment de l’ETH à Zurich, la nouvelle technologie peut produire au moins deux fois plus d’eau par zone et par jour que les meilleures technologies passives actuelles basées sur des foils : le petit pilote système avec un diamètre de vitre de 10 centimètres a fourni 4,6 millilitres d’eau par jour dans des conditions réelles. Les appareils plus grands avec des vitres plus grandes produiraient plus d’eau en conséquence. Les scientifiques ont pu montrer que, dans des conditions idéales, ils pouvaient récolter jusqu’à 0,53 décilitre (environ 1,8 once liquide) d’eau par mètre carré de surface de vitre par heure. « C’est proche de la valeur maximale théorique de 0,6 décilitre (2,03 onces) par heure, ce qui est physiquement impossible à dépasser », explique Iwan Hächler. Il est doctorant dans le groupe de Dimos Poulikakos, professeur de thermodynamique à l’ETH Zurich.

D’autres technologies nécessitent généralement que l’eau condensée soit essuyée d’une surface, ce qui nécessite de l’énergie. Sans cette étape, une partie importante de l’eau condensée s’accrocherait à la surface et resterait inutilisable tout en empêchant une condensation supplémentaire. Les chercheurs de l’ETH Zurich ont appliqué un nouveau revêtement superhydrophobe (extrêmement hydrofuge) sur la face inférieure de la vitre dans leur condenseur à eau. Cela fait que l’eau condensée perle et coule ou saute d’elle-même. « Contrairement à d’autres technologies, la nôtre peut vraiment fonctionner sans aucune énergie supplémentaire, ce qui est un avantage clé », a déclaré Hächler.

L’objectif des chercheurs était de développer une technologie pour les pays en pénurie d’eau et, en particulier, pour les pays en développement et émergents. Maintenant, disent-ils, d’autres scientifiques ont la possibilité de développer davantage cette technologie ou de la combiner avec d’autres méthodes, telles que le dessalement de l’eau, pour augmenter leur rendement. La fabrication des vitres revêtues est relativement simple et la construction de condenseurs à eau plus grands que le système pilote actuel devrait être possible. De la même manière que les cellules solaires comportent plusieurs modules placés les uns à côté des autres, plusieurs condenseurs à eau pourraient également être placés côte à côte pour constituer un système à grande échelle.

L’étude est publiée dans Avancées scientifiques.


Le nouveau condenseur de vapeur d’eau s’inspire du ténébrion

Plus d’information: « Exploiter le refroidissement radiatif pour une récupération ininterrompue de l’eau de l’atmosphère pendant 24 heures » Avancées scientifiques (2021). DOI : 10.1126/sciadv.abf3978

Citation: Récolte de l’eau potable à partir de l’humidité 24 heures sur 24 (2021, 23 juin) récupéré le 23 juin 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-06-harvesting-humidity-clock.html

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