Thomas Scherer

Extracteur d'eau atmosphérique à énergie solaire

26 avril 2017, 09:40
Extracteur d'eau atmosphérique à énergie solaire
Extracteur d'eau atmosphérique à énergie solaire
Imaginez une sorte de boîte dont chaque maison serait équipée et qui extrairait de l'atmosphère l'eau nécessaire à la consommation quotidienne de ses occupants. Et cela même, et c'est capital, là où l'air est très sec, par exemple dans les régions désertiques ou les steppes arides. Et cerise sur le gâteau : presque sans partie mécanique, sans électronique complexe, sans autre source d'énergie que le rayonnement solaire direct.

Le temps où de telles solutions techniques existeront n'est plus très loin car à l'aide de réseaux métallo-organiques ou MOF (Metal-Organic Frameworks) fabriqués à Berkeley par l'université de Californie, les chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) ont réussi à construire un extracteur et à démontrer en conditions réelles qu'il pouvait extraire l'eau de l'air dont l'humidité relative atteint seulement 20 %. C'est l'humidité relative des régions les plus sèches du globe. Le prototype a pu extraire 2,8 litres d'eau par jour avec une humidité relative de l'air ambiant comprise entre 20 et 30 %.

 
Structure MOF : les sphères jaunes sont les pores
qui piègent l'eau amosphérique.
Illustration : Université de Berkeley
Les MOF sont des réseaux cristallins formés d'ions métalliques reliés par des branches organiques. Selon les matériaux de départ et leur arrangement, les cavités ainsi formées peuvent piéger certaines molécules de manière stable. Les chercheurs ont réussi à piéger les gaz de l'hydrogène au méthane. La densité de stockage est étonnamment nettement plus élevée que celle obtenue en comprimant fortement ces mêmes gaz. Depuis l'invention des MOF, il y a déjà 20 ans, 20 000 composés métallo-organiques ont été développés. Dans le cas présent, le réseau est composé de zirconium et d'acide adipique. Il est capable de stocker une grande quantité d'eau. Dès sa mise au point, en 2014, les chercheurs ont pensé à l'utiliser pour extraire de l'eau. C'est maintenant chose faite.

La première illustration représente la structure de l'extracteur d'eau. On y trouve environ 1 kg de cristaux de MOF prisonniers entre une couche supérieure qui absorbe la lumière et une plaque inférieure de condensation. L'air qui traverse le boîtier se sépare de l'eau qu'il contient en raison des propriétés très fortement hygroscopiques des cristaux MOF. Sur le dessus de l'appareil, une fenêtre transparente laisse passer la lumière qui vient chauffer le matériau MOF par le haut, ce qui propulse les molécules d'eau vers le bas. La plaque inférieure refroidie à la température de l'air environnant par des caloducs et un échangeur extérieur condense l'eau qui est alors collectée. Le principe est aussi simple qu'efficace. S'il est possible de construire un tel dispositif capable de conserver ses propriétés à long terme, ce sera une véritable percée dans l'utilisation de l'énergie solaire sans aucune cellule photovoltaïque.
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