Un matériau révolutionnaire peut fabriquer de l’eau à partir de l’air


Il pourrait contribuer à mettre fin à la pénurie d’eau dans le monde.

Malheureusement, même les réserves mondiales d’eau potable sont limitées et, à mesure que le changement climatique s’accélère, de plus en plus de communautés et de nations pourraient commencer à subir des pertes substantielles, car l’infrastructure mondiale conventionnelle semble incapable de prendre le relais – à moins que nous puissions concevoir une nouvelle façon de fournir de l’eau aux communautés vulnérables.

En fait, il existe plusieurs matériaux prometteurs qui pourraient contribuer à atténuer le choc de la pénurie mondiale croissante d’eau, selon plusieurs études récentes attestant de ce fait.

La DARPA investit dans de nouveaux matériaux absorbant l’eau dans un contexte de pénurie mondiale

La première étude a consisté à mélanger une plaque d’hydrogel broyé à une boîte de plantes, qui a prospéré par rapport à une autre boîte de plantes dépourvue d’hydrogel, qui n’a pas survécu. Les petits grains d’hydrogel ont absorbé l’humidité de l’air humide de la nuit et, au matin, l’hydrogel s’est réchauffé à la lumière du soleil, libérant l’eau qu’il avait absorbée pendant la nuit, créant ainsi une situation humide et saine pour les plantes.

L’hydrogel, qui provient de l’université d’Austin, au Texas, pourrait jouer un rôle important dans la lutte contre la crise de l’eau à venir. Selon la (deuxième) étude de 2016 publiée dans la revue Science Advances, quatre milliards de personnes dans le monde luttent déjà pour survivre au moins un mois par an sans eau, et les prévisions d’environnements mondiaux plus chauds et plus secs causés par le changement climatique ne feront probablement qu’exacerber cette affaire profondément tragique. Cela signifie, entre autres, que nous devons chercher ailleurs que dans les infrastructures mondiales classiques pour trouver suffisamment d’eau pour les personnes vivant dans les régions touchées. L’atmosphère contient suffisamment d’eau pour représenter environ 10 % de l’eau douce contenue dans les lacs du monde entier, alors peut-être que cela pourrait fonctionner.

Les scientifiques disposent déjà de technologies capables de capter le brouillard ou de recueillir la rosée que nous voyons se condenser sur le feuillage pendant la nuit – mais aucune de ces méthodes n’est universellement applicable et se limite aux zones où se forme le brouillard ou aux endroits où les grandes variations de température entre le jour et la nuit provoquent la condensation de l’air. Mais les scientifiques et les ingénieurs inventent de nouveaux matériaux capables d’absorber l’eau en suspension dans l’air – et ils s’avèrent plus adaptables aux besoins variables des différentes régions et populations.

Les nouveaux matériaux absorbant l’eau ont en partie conduit à un investissement de 45 millions de dollars de l’Agence américaine pour les projets de recherche avancée en matière de défense (DARPA) dans six projets relevant du programme-cadre d’extraction de l’eau dans l’atmosphère en novembre 2020, a déclaré le chef de programme Seth Cohen dans un rapport de c&en. La DARPA veut des dispositifs portables et à faible énergie capables de produire de l’eau potable à partir de l’atmosphère dans une gamme de conditions climatiques pour hydrater le personnel militaire – avant les civils et les missions humanitaires, selon Cohen.

Deux matériaux absorbant l’eau s’affrontent dans le contexte de la pénurie mondiale d’eau

En 2017, un autre matériau appelé cadre organométallique (MOF) a connu une percée décisive. Les MOF sont des solides poreux composés d’ions métalliques reliés par des molécules organiques qui peuvent capter l’humidité de l’atmosphère – même lorsqu’elle est très sèche – puis la libérer sous forme d’eau avec un chauffage solaire modéré. Omar Yaghi, spécialiste des matériaux à l’université de Californie à Berkeley, a déclaré que les candidats sérieux pour la collecte de l’eau doivent être performants dans les zones arides. « C’est là que se trouvent les personnes qui en ont besoin », a déclaré M. Yaghi, qui a également reçu une subvention de la DARPA.

Cependant, Fei Zhao et Zhou de l’université du Texas à Austin – qui ont été dirigés par Guihua Yu – pensent qu’une autre stratégie pourrait fonctionner. Le groupe de Yu a lui aussi reçu une subvention de la DARPA. Mais ils ont commencé à utiliser des polymères pour créer des hydrogels qui pourraient rivaliser avec les MOF, même si les hydrogels n’ont pas la capacité d’absorption de l’eau des MOF dans les zones sèches et n’ont pas encore passé les tests de stabilité à long terme. Un avantage cependant : ils peuvent retenir davantage d’eau dans des conditions humides et être adaptés en les associant à d’autres matériaux, comme les dessiccants et les MOF. Et cela pourrait aller au-delà de l’étanchement de la soif mondiale.

Les chercheurs espèrent également utiliser les matériaux absorbant l’eau dans plusieurs autres situations, notamment pour la climatisation et l’auto-irrigation des sols. « Les applications sont presque infinies », a déclaré M. Yaghi, dans le rapport de c&en. De toute évidence, tout le monde a besoin d’eau. Sans elle, on meurt. Mais pour l’instant, les projets rivaux financés par la DARPA devront s’affronter dans une course scientifique visant à créer le moyen le plus efficace, le plus résilient, le plus polyvalent et le plus évolutif d’extraire de l’eau liquide de l’air, alors que ceux qui en manquent déjà se battent pour survivre aux effets du changement climatique.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche


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