Des chercheurs de l’Université du Texas ont créé un hydrogel qui produit de l’eau potable à partir de l’air grâce à la lumière du soleil. Cette technologie, adaptable en microgels efficaces, a le potentiel de fournir une solution portable et rentable aux pénuries d’eau mondiales. Ci-dessus, un échantillon d’eau collecté à l’aide du gel. Crédit : Université du Texas à Austin
Pour de grandes parties du globe confrontées à des problèmes de pénurie d’eau, une lueur d’espoir pourrait être en route : la possibilité de transformer facilement l’air chaud en eau potable.
Au cours des dernières années, des chercheurs de l’Université du Texas à Austin se sont concentrés sur l’humidité présente dans l’air comme source potentielle d’eau potable pour les populations stressées par la sécheresse. Dans une nouvelle recherche publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciencesils ont réalisé une avancée significative dans leurs efforts pour créer de l’eau potable à partir de rien : un hydrogel de conception moléculaire qui peut créer de l’eau propre en utilisant uniquement l’énergie de la lumière du soleil.
Exploiter l’énergie solaire pour la production d’eau
Les chercheurs ont pu extraire l’eau de l’atmosphère et la rendre potable grâce à l’énergie solaire, dans des conditions aussi basses que 104 degrés, ce qui correspond aux conditions estivales du Texas et d’autres régions du monde. Cela signifie que les personnes vivant dans des endroits avec une chaleur excessive et un accès minimal à l’eau potable pourraient un jour simplement placer un appareil à l’extérieur, et celui-ci leur fournirait de l’eau, sans effort supplémentaire.
« Avec notre nouvel hydrogel, nous ne extrayons pas seulement de l’eau de nulle part. Nous le faisons extrêmement rapidement et sans consommer trop d’énergie », a déclaré Guihua Yu, professeur de science et d’ingénierie des matériaux au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et au Texas Materials Institute. « Ce qui est vraiment fascinant avec notre hydrogel, c’est la façon dont il libère de l’eau. Pensez à un été chaud au Texas : nous pourrions simplement profiter des hauts et des bas naturels de nos températures, sans avoir besoin d’augmenter le chauffage. »
Un prototype de dispositif pour générer de l’eau à partir de l’air. Crédit : Université du Texas à Austin
L’appareil peut produire entre 3,5 et 7 kilogrammes d’eau par kilogramme de gel, selon les conditions d’humidité.
Avancées du microgel et aspirations commerciales
Une caractéristique importante de cette recherche est l’adaptabilité de l’hydrogel en microparticules appelées « microgels ». Ces microgels débloquent les améliorations de vitesse et d’efficacité qui rapprochent grandement cet appareil de la réalité.
« En transformant l’hydrogel en microparticules, nous pouvons rendre la capture et la libération de l’eau ultrarapides », a déclaré Weixin Guan, étudiant diplômé du laboratoire de Yu et l’un des responsables de la recherche. « Cela offre un nouveau type d’absorbants très efficaces qui peuvent améliorer considérablement la production d’eau grâce à de multiples cycles quotidiens. »
Les chercheurs recherchent des améliorations supplémentaires à la technologie, en vue de la transformer en un produit commercial. L’un des domaines prioritaires consiste à optimiser l’ingénierie des microgels pour améliorer encore l’efficacité.
La mise à l’échelle est une prochaine étape importante. Les chercheurs visent à traduire leurs travaux en solutions tangibles et évolutives pouvant être utilisées dans le monde entier comme méthode portable et peu coûteuse de création d’eau potable. Cela pourrait changer la vie de pays comme l’Éthiopie, où près de 60 % de la population n’a pas un accès de base à l’eau potable.
« Nous avons développé cet appareil dans le but ultime d’être accessible aux personnes du monde entier qui ont besoin d’un accès rapide et constant à de l’eau propre et potable, en particulier dans les zones arides », a déclaré Yaxuan Zhao, un étudiant diplômé du laboratoire de Yu.
L’équipe travaille sur d’autres versions de l’appareil fabriquées à partir de matériaux organiques, ce qui réduirait les coûts de production de masse. Cette transition vers des conceptions plus viables commercialement s’accompagne de ses propres défis en termes d’augmentation de la production du sorbant qui permet l’absorption de l’humidité et de maintien de la durabilité pendant toute la durée de vie du produit. La recherche vise également à rendre les appareils portables pour divers scénarios d’application.
Ce projet est soutenu par le prix Norman Hackerman en recherche chimique de la Fondation Welch et le prix Camille Dreyfus Teacher-Scholar.
