Un récupérateur d'eau à énergie solaire développé par des chercheurs de KAUST peut extraire 2 à 3 litres d'eau par jour pendant les mois d'été. Crédit : 2024 KAUST ; Heno Hwang
Un nouveau récupérateur d’eau alimenté à l’énergie solaire développé par KAUST utilise un cycle autonome inspiré des processus naturels des plantes pour extraire efficacement l’eau de l’air, ne nécessitant aucun entretien manuel et promettant des solutions d’eau abordables pour les régions arides.
Même dans les régions arides du monde, l'air est généralement humide. Cette humidité peut fournir l'eau essentielle à la boisson et à l'irrigation. Cependant, extraire l'eau de l'air est un défi. Les chercheurs de KAUST ont mis au point une nouvelle technologie qui permet d'extraire de manière constante des litres d'eau de l'air ambiant chaque jour sans nécessiter de maintenance manuelle régulière.
Récupérer l’eau de l’air n’est pas une idée nouvelle, ni même une nouvelle technologie, mais les systèmes alimentés par l’énergie solaire existants sont peu pratiques.
Les récupérateurs solaires fonctionnent selon un cycle en deux étapes. Un matériau absorbant capte d’abord l’eau de l’air, puis une fois saturé, le système est scellé et chauffé par la lumière du soleil pour extraire l’eau captée. L’alternance entre les deux étapes nécessite soit du travail manuel, soit un système de commutation, ce qui ajoute de la complexité et des coûts. Le nouveau récupérateur développé à la KAUST ne nécessite ni l’un ni l’autre : il alterne passivement entre les deux étapes afin de pouvoir effectuer un cycle continu sans intervention.
Un design innovant inspiré de la nature
« Notre inspiration initiale est venue de l’observation des processus naturels : en particulier de la manière dont les plantes transportent efficacement l’eau de leurs racines à leurs feuilles grâce à des structures spécialisées », explique Kaijie Yang, postdoctorant qui a dirigé l’étude.
C'est ainsi que l'équipe a trouvé l'idée clé de leur nouveau système. « Dans notre système, les ponts de transport de masse jouent un rôle crucial en tant que connexion entre la « partie ouverte » pour la capture de l'eau atmosphérique et la « partie fermée » pour la production d'eau douce », explique Yang.
Les ponts de transport de masse sont un ensemble de microcanaux verticaux remplis d’une solution saline qui absorbe l’eau. La solution saline riche en eau est aspirée dans le canal par la même action capillaire qui attire l’eau vers les tiges des plantes, puis la solution saline concentrée se diffuse vers le bas pour recueillir davantage d’eau. « En optimisant le transport de masse et de chaleur au sein du système, nous avons amélioré son efficacité et son efficience », explique Tingting Pan, un autre postdoctorant qui a travaillé sur le projet.
Lors du test du système en Arabie SaouditeChaque mètre carré produisait 2 à 3 litres d'eau par jour en été et environ 1 à 3 litres par jour en automne. Au cours des tests, l'équipe a fait fonctionner le système pendant plusieurs semaines sans nécessiter de maintenance. Ils ont également montré qu'il pouvait être utilisé comme source ponctuelle directe pour irriguer les choux chinois et les arbres du désert.
« Les matériaux que nous avons utilisés sont un tissu absorbant l'eau, un sel hygroscopique à faible coût et un cadre en plastique. Nous avons choisi les matériaux pour leur prix abordable et leur disponibilité, nous prévoyons donc que le coût sera abordable pour une application à grande échelle dans les zones à faible revenu », explique Qiaoqiang Gan, l'un des principaux auteurs de l'étude.
