Des chercheurs ont développé un système de dessalement à énergie solaire qui évite le colmatage par le sel

Les chercheurs ont développé un nouveau système de dessalement à énergie solaire qui produit de grandes quantités d’eau potable et utilise une technique inspirée de l’océan pour éviter le problème du colmatage par le sel. Agrandi, le système pourrait fournir suffisamment d’eau potable pour répondre aux besoins quotidiens d’une petite famille.

Un certain nombre de systèmes de dessalement à énergie solaire ont été développés ces dernières années pour résoudre le problème du maintien d’un approvisionnement durable en eau douce. Cependant, un problème fréquent est l’accumulation de sel, qui obstrue le système et affecte le taux de production d’eau.

Pour surmonter ce problème, des chercheurs du MIT et de l’Université Jiao Tong de Shanghai se sont inspirés d’un phénomène naturel, à savoir la manière dont les courants océaniques profonds sont entraînés par des différences de densité de l’eau, un processus connu sous le nom de circulation thermohaline.

Le nouveau système des chercheurs améliore leur conception précédente, un concept similaire comprenant plusieurs couches appelées « étapes ». Chaque étage contenait un évaporateur et un condenseur qui utilisaient la lumière du soleil pour séparer passivement le sel de l’eau entrante. Bien qu’il utilisait efficacement l’énergie du soleil pour évaporer l’eau, il s’est bouché au bout de quelques jours à cause de l’accumulation de sel. Ainsi, les chercheurs ont essayé une version de la circulation thermohaline comme moyen d’atténuer l’accumulation de sel.

Le nouveau design comporte un seul étage qui ressemble à une fine boîte, surmontée d’un matériau sombre qui absorbe la chaleur du Soleil. À l’intérieur, la boîte est séparée en une partie supérieure et une partie inférieure. L’eau coule à travers la moitié supérieure, où le plafond est recouvert d’une couche d’évaporateur qui utilise la chaleur solaire pour réchauffer et évaporer toute eau entrant en contact direct. La vapeur d’eau est acheminée vers la section inférieure, où une couche de condenseur refroidit la vapeur en eau potable sans sel.

La boîte entière est inclinée, ce qui, en combinaison avec l’énergie thermique de la lumière du soleil, fait tourbillonner l’eau lorsqu’elle la traverse. Ce mouvement permet de mettre l’eau en contact avec la couche supérieure d’évaporation tout en gardant le sel en circulation et en l’empêchant de se déposer et de se boucher.

Une représentation graphique du fonctionnement du système de dessalement à l’énergie solaire

« Nous introduisons désormais une convection encore plus puissante, similaire à ce que nous observons généralement dans l’océan, à des échelles kilométriques », a déclaré Zhenyuan Xu, l’un des auteurs correspondants de l’étude. « Lorsque l’eau de mer est exposée à l’air, la lumière du soleil entraîne son évaporation. Une fois que l’eau quitte la surface, le sel reste. Et plus la concentration en sel est élevée, plus le liquide est dense, et cette eau plus lourde veut s’écouler vers le bas. En imitant ce phénomène sur un kilomètre de large dans [une] petite boîte, nous pouvons profiter de cette fonctionnalité pour rejeter le sel.« 

Les chercheurs ont découvert que leur système produisait de l’eau douce dans une gamme de concentrations de sel, de l’eau de mer naturelle à une eau sept fois plus salée. Ils disent que si le système était agrandi jusqu’à la taille d’une petite valise, il pourrait produire 4 à 6 L d’eau par heure et durer plusieurs années avant de nécessiter des pièces de rechange.

En raison du taux de production d’eau élevé du système, de son rejet élevé de sel, de sa durée de vie prolongée et du fait qu’il fonctionne à l’énergie solaire et ne nécessite pas d’électricité, les chercheurs affirment que le coût global de fonctionnement du système serait moins cher que le coût de production de l’eau du robinet aux États-Unis.

« Nous montrons que cet appareil est capable d’atteindre une longue durée de vie », a déclaré Yang Zhong, co-auteur de l’étude. « Cela signifie que, pour la première fois, il est possible que l’eau potable produite par la lumière du soleil soit moins chère que l’eau du robinet. Cela ouvre la possibilité au dessalement solaire de résoudre des problèmes réels ».

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00360-4

https://news.mit.edu/2023/desalination-system-could-produce-freshwater-cheaper-0927