- Des chercheurs du MIT et de Chine cherchent à convertir l’eau de mer en eau potable grâce à un dispositif de dessalement passif alimenté par l’énergie solaire, tout en évitant l’obstruction récurrente par le sel observée dans les conceptions précédentes
- Le nouveau dispositif recrée, dans un petit appareil, un flux tourbillonnaire similaire à la circulation thermohaline de l’océan, et utilise la chaleur solaire pour évaporer puis condenser l’eau afin d’obtenir de l’eau douce
- Le sel restant ne s’accumule pas à l’intérieur : il continue à circuler et est évacué, avec un taux de production d’eau et un taux d’élimination du sel supérieurs à ceux d’autres concepts de dessalement solaire passif actuellement à l’étude
- En l’agrandissant à la taille d’une petite valise, on estime qu’il pourrait produire environ 4 à 6 litres d’eau potable par heure et fonctionner pendant des années sans pièces de rechange
- Comme il s’agit d’un système entièrement passif n’utilisant pas d’électricité, il pourrait répondre aux besoins quotidiens en eau potable de zones côtières hors réseau ou de petits foyers
Un dispositif de dessalement passif fonctionnant uniquement à l’énergie solaire
- Des chercheurs du MIT et de Chine ont mis au point un dispositif entièrement passif capable de transformer l’eau de mer en eau potable
- L’appareil chauffe l’eau salée grâce à la lumière solaire naturelle, fait évaporer l’eau, puis condense la vapeur pour recueillir de l’eau potable
- Les résultats ont été publiés dans Joule sous le titre Extreme salt-resisting multistage solar distillation with thermohaline convection
- Les chercheurs estiment qu’en portant le système à la taille d’une petite valise, il pourrait produire environ 4 à 6 litres d’eau potable par heure
- À cette échelle et avec ces performances, l’eau produite par l’énergie solaire pourrait coûter moins cher que l’eau du robinet
Une circulation thermohaline reproduite dans une petite boîte
- Le nouveau système s’inspire de la circulation thermohaline de l’océan
- Dans l’océan, les différences de température et de salinité modifient la densité de l’eau, et cette différence engendre des mouvements d’eau à l’échelle planétaire
- Lorsque l’eau de mer est exposée à l’air, le soleil fait évaporer l’eau, tandis que le sel restant augmente la salinité et alourdit l’eau, qui s’écoule alors vers le bas
- Les chercheurs ont reproduit ce phénomène dans un petit dispositif afin de l’exploiter pour évacuer le sel
- La chaleur solaire et l’inclinaison de l’appareil créent un flux tourbillonnaire dans l’eau ; ce mouvement amène l’eau jusqu’à la couche d’évaporation tout en empêchant le sel de se déposer, en le maintenant en circulation
Les limites des conceptions précédentes et l’amélioration apportée ici
- La conception antérieure de l’équipe utilisait plusieurs évaporateurs et condenseurs disposés en plusieurs étapes
- Le système testé sur le toit d’un bâtiment du MIT utilisait efficacement l’énergie solaire pour faire évaporer l’eau
- Mais le sel restant s’accumulait en cristaux en quelques jours et finissait par obstruer le système
- En conditions réelles, les utilisateurs auraient dû remplacer fréquemment les étages, ce qui aurait fortement augmenté le coût total
- Une conception ultérieure a ajouté une fonction de circulation de l’eau et du sel restant afin d’empêcher les dépôts de sel
- En revanche, la vitesse de dessalement de l’eau restait relativement faible
- La conception la plus récente combine les deux approches
- Elle conserve une structure en plusieurs étapes d’évaporateurs et de condenseurs
- Elle renforce la circulation de l’eau et du sel à l’intérieur de chaque étape
- Elle vise à obtenir simultanément un fort débit de production d’eau et un taux élevé d’élimination du sel
Structure du dispositif et mode de fonctionnement
- L’unité de base est une étape unique en forme de boîte fine
- Sur la partie supérieure se trouve un matériau sombre qui absorbe efficacement la chaleur solaire
- L’intérieur est divisé en une zone supérieure et une zone inférieure
- La couche d’évaporation de la zone supérieure chauffe l’eau exposée directement à la chaleur solaire et la fait s’évaporer
- La couche de condensation de la zone inférieure condense la vapeur par refroidissement à l’air pour produire une eau potable sans sel
- Les chercheurs ont placé l’ensemble de la boîte inclinée dans un grand récipient vide, fixé un tube reliant le haut de la boîte au bas du récipient, puis fait flotter le récipient sur de l’eau salée
- Dans cette configuration, l’eau remonte naturellement par le tube jusque dans la boîte, tandis que l’inclinaison et la chaleur solaire se combinent pour créer un petit tourbillon à l’intérieur
Résultats des tests et estimation des coûts
- Les chercheurs ont fabriqué des prototypes à 1, 3 et 10 étapes, puis ont évalué leurs performances dans des eaux de différentes salinités
- Parmi les échantillons testés figuraient de l’eau de mer naturelle et une eau sept fois plus salée que l’eau de mer
- À partir des résultats, ils ont calculé qu’en portant chaque étape à 1 mètre carré, le système pourrait produire jusqu’à 5 litres d’eau potable par heure
- D’après leurs calculs, le système pourrait dessaler l’eau pendant des années sans accumulation de sel
- Comme il s’agit d’un système entièrement passif, sans électricité, et doté d’une longue durée de vie, son coût d’exploitation pourrait être inférieur à celui de la production d’eau du robinet aux États-Unis
Applications possibles et évaluation externe
- Une version agrandie de l’appareil pourrait produire passivement assez d’eau potable pour couvrir les besoins quotidiens d’une petite famille
- Il pourrait servir de source d’approvisionnement en eau dans des zones côtières hors réseau où l’accès à l’eau de mer est facile
- Guihua Yu, de l’University of Texas at Austin, estime que cette approche atténue un défi majeur du dessalement et qu’elle est particulièrement avantageuse pour les régions confrontées à des eaux très salées
- La conception modulaire conviendrait bien à une production d’eau domestique et pourrait offrir évolutivité et adaptabilité selon les besoins individuels
1 commentaires
Avis de Hacker News
Sans vouloir dénigrer cette innovation en elle-même, il me semble que l’un des grands défis encore présents dans la désalinisation est généralement de savoir quoi faire des effluents, qui sont de la saumure très concentrée.
Si on les rejette dans la mer, cela peut perturber les écosystèmes locaux. Il y a aussi un article de Scientific American à ce sujet : https://www.scientificamerican.com/article/slaking-the-world...
« L’excès de sel réduit l’oxygène dissous dans l’eau et asphyxie les animaux des fonds marins », « en plus de nuire à la vie marine, une salinité extrême rend aussi l’eau plus difficile et plus coûteuse à dessaler »
Je n’irais pas forcément jusqu’à parler d’un problème non résolu. Construire un parking peut perturber davantage l’écosystème.
Par exemple, la côte de California est un endroit qui ne devrait pas manquer d’eau : l’État dispose d’une énergie solaire et éolienne propre abondante, et d’un accès à tout le Pacifique à dessaler ; à quelques miles seulement de la côte, la profondeur augmente rapidement. Là-bas, même si on le voulait, il serait difficile de modifier la salinité de l’eau de mer de manière mesurable.
La solution, ce sont donc des canalisations et des pompes. Cela augmente les coûts, mais à part cela, c’est un problème entièrement résoluble. L’épuisement des sources naturelles comme les eaux souterraines et les aquifères a aussi un impact important. Une désalinisation bien faite pourrait donner à certains écosystèmes sous pression l’occasion de se rétablir.
Même si l’eau produite par ce procédé est proche de l’eau distillée, dépourvue des minéraux nécessaires à l’eau potable, si elle est suffisamment bon marché et extensible, l’India, les pays arabes et les pays d’Afrique du Nord pourraient injecter cette eau propre dans le sol pour la mélanger au peu d’eau douce qui leur reste.
En configurant le système pour produire 100 millions de litres par jour et en pompant cette eau vers l’intérieur des terres, dans le sous-sol, on pourrait recharger suffisamment les nappes pendant que la Terre y ajouterait elle-même les minéraux nécessaires.
On pourrait aussi planter des arbres avec cette eau dans des endroits où cela aurait été impossible autrement.
La désalinisation passive pourrait-elle être un moyen de bootstrapper, dans des environnements arides, les écosystèmes locaux jusqu’à un niveau d’autonomie viable ?
L’expression « moins chère que l’eau du robinet » prête à confusion. J’ai grandi sur une île qui utilisait la désalinisation, et c’était justement notre eau du robinet.
Le premier titre peut servir d’appât à clics. Je veux aussi de meilleurs appâts à clics, mais je veux surtout savoir de quoi il s’agit. « Produit de l’eau potable gratuite et illimitée ! » => « Élimination des résidus salins dans un distillateur solaire »
Pourquoi voit-on tous les 3 ou 4 ans une nouvelle invention de désalinisation moins chère faire l’actualité ?
La plupart des pays commencent à devoir gérer de fortes pressions sur l’eau. C’est d’autant plus vrai que les saisons ne suivent plus exactement leurs anciens schémas. Une sécheresse soudaine peut paralyser presque tout un approvisionnement en eau, et un pompage excessif des eaux souterraines fait s’affaisser le sol. Il suffit de regarder les problèmes de sinkholes aléatoires en China dus à l’affaissement des sols.
La désalinisation moderne de l’eau est relativement récente, il y a donc beaucoup de marge de progression technologique. C’est aussi attractif en matière de brevets sur de meilleurs systèmes, et il existe toujours un marché.
Nestle Strawman Inc. vient d’acheter ce brevet. J’aimerais que davantage de pays autorisent la violation de propriété intellectuelle, afin que le progrès technologique puisse prospérer.
Ils rincent le sel accumulé ? Le sel de mer se vend autour de 3 dollars la livre.
La demande est assez limitée. Même si on pouvait l’acheter à 1,50 dollar la livre, combien de sel utiliserait-on en plus ?
En revanche, ce que produit cet appareil, c’est de « l’eau de mer concentrée ». Elle contient encore toutes les algues, excréments de poissons, pollutions plastiques, etc. qui étaient déjà dans l’eau de mer d’origine.
Si l’on voit cela comme une « boîte noire », la source de chaleur qu’est le soleil finit par chauffer toute l’eau. Si 10 % de l’eau s’évapore et se condense dans une zone de stockage, le reste devient seulement plus salé de 0,35 point par rapport à la salinité initiale de 3,5 %, tout en conservant la chaleur.
Si l’on évacue ces 10 % et qu’on les remplace par de l’eau de mer froide à 3,5 % de salinité, mais que le rejet passe par un échangeur de chaleur à contre-courant, la chaleur stockée est conservée et les 0,35 % de sel supplémentaires deviennent un rejet négligeable qui se dispersera.
Le plus gros problème, ce sont les algues et les organismes marins en suspension qui vont rapidement proliférer et boucher toutes les surfaces. Quiconque a déjà eu un aquarium d’eau de mer ou d’eau douce sait que c’est un problème. Ce système fonctionnera jusqu’à l’arrivée des problèmes d’algues, sans même parler des larves de coquillages, moules et balanes courantes dans l’eau de mer.
Quelqu’un sait où trouver l’article original ou la conception ?
Je pense que c’est cet article : https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(23)00360-4
Je commencerais par vérifier si ce système a été breveté. Je ne peux pas chercher tout de suite, mais pour croire ne serait-ce qu’un peu à ses chances de réussite dans le monde réel, un brevet et une licence accordée à une startup associée seraient le minimum.