Une matière spongieuse et l'énergie du soleil éliminent le sel de l'eau de mer
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La majeure partie de l'eau de la Terre se trouve dans les océans et est trop salée pour être potable. Les usines de dessalement peuvent rendre l'eau de mer potable, mais elles nécessitent de grandes quantités d'énergie. Des chercheurs, dont les résultats sont publiés dans ACS Energy Letters, ont développé un matériau spongieux, doté de longues poches d'air microscopiques, qui utilise la lumière du soleil et une simple enveloppe plastique pour transformer l'eau salée en eau douce.
Un test de validation de principe en extérieur a permis de produire avec succès de l'eau potable à la lumière naturelle du soleil, une étape vers un dessalement durable et à faible consommation d'énergie .
Ce n'est pas la première fois que des scientifiques créent des matériaux spongieux utilisant la lumière du soleil comme source d'énergie durable pour purifier ou dessaler l'eau. Par exemple, un hydrogel inspiré du luffa, dont les pores contiennent des polymères, a été testé sur de l'eau contaminée au chrome. Chauffé par le soleil, l'hydrogel a rapidement libéré par évaporation une vapeur d'eau propre et récupérable.
Alors que les hydrogels sont souples et liquides, les aérogels sont plus rigides et contiennent des pores solides capables de transporter l'eau liquide ou la vapeur d'eau. Les aérogels ont été testés comme moyen de dessalement, mais leur efficacité en matière d'évaporation est limitée, car elle diminue avec la taille du matériau. Xi Shen et ses collègues ont donc souhaité concevoir un aérogel de dessalement poreux conservant son efficacité à différentes tailles.
Les chercheurs ont fabriqué une pâte contenant des nanotubes de carbone et des nanofibres de cellulose, puis l'ont imprimée en 3D sur une surface gelée, laissant chaque couche se solidifier avant l'ajout de la suivante. Ce processus a formé un matériau spongieux, percé de minuscules trous verticaux uniformément répartis, d'environ 20 micromètres de large chacun.
Ils ont testé des morceaux carrés du matériau, dont la taille variait de 0,4 pouce (1 centimètre) à environ 3 pouces (8 centimètres) de large, et ont constaté que les morceaux les plus gros libéraient de l'eau par évaporation à des taux aussi efficaces que les plus petits.
Un dispositif sur mesure permet de désaliner l'eau de mer à la lumière naturelle du soleil. Il utilise un bécher d'eau de mer, un morceau d'aérogel noir et un bouchon en plastique incurvé qui s'écoule dans un entonnoir et un bécher. Crédit : Adapté d' ACS Energy Letters 2025, DOI : 10.1021/acsenergylett.5c01233
Lors d'un essai en extérieur, les chercheurs ont placé le matériau dans une tasse contenant de l'eau de mer, recouverte d'un couvercle en plastique transparent et incurvé. La lumière du soleil a chauffé la surface du matériau spongieux, transformant ainsi uniquement l'eau en vapeur, sans le sel.
La vapeur accumulée sur le couvercle en plastique s'est liquéfiée, déplaçant l'eau désormais propre vers les bords, où elle s'est écoulée dans un entonnoir et un récipient sous la tasse. Après six heures d'exposition à la lumière naturelle du soleil, le système a produit environ trois cuillères à soupe d'eau potable.
« Notre aérogel permet un dessalement à pleine capacité, quelle que soit la taille », explique Shen, « ce qui fournit une solution simple et évolutive pour un dessalement sans énergie afin de produire de l'eau propre. »