Exploiter le soleil pour apporter de l’eau douce aux communautés éloignées ou sinistrées – ScienceDaily

Des chercheurs de l’Université de Bath ont mis au point un procédé révolutionnaire de dessalement qui a le potentiel de fonctionner dans des unités mobiles à énergie solaire.

Le processus est peu coûteux, peu énergivore et nécessite peu d’entretien, et a le potentiel de fournir de l’eau salubre aux communautés des régions éloignées et sinistrées où l’eau douce est rare.

Développée par le Water Innovation and Research Center de l’université en partenariat avec l’Université agricole de Bogor en Indonésie et l’Université de Johannesburg, l’unité prototype de dessalement est un système imprimé en 3D avec deux chambres internes conçues pour extraire et / ou accumuler du sel. Lorsque l’alimentation est appliquée, les cations de sel (ions chargés positivement) et les anions de sel (ions chargés négativement) circulent entre les chambres à travers des réseaux de micro-trous dans une mince membrane synthétique. Le flux ne peut se produire que dans une seule direction grâce à un mécanisme qui a des parallèles dans la technologie des téléphones mobiles. En raison de ce flux à sens unique, le sel est pompé hors de l’eau de mer. Cela contraste avec le processus de dessalement classique, où l’eau plutôt que le sel est pompée à travers une membrane.

Le dessalement, qui transforme l’eau de mer en eau douce, est devenu un processus essentiel pour fournir de l’eau potable et d’irrigation là où l’eau douce est rare. Traditionnellement, il s’agissait d’un processus énergivore mis en œuvre dans de grandes installations industrielles.

Le professeur Frank Marken du Département de chimie a déclaré: “Il est parfois très avantageux d’installer de petites unités de dessalement à énergie solaire pour desservir un petit nombre de ménages. Les grandes usines de traitement d’eau sont essentielles à la vie au 21e siècle, mais elles ne sont d’aucune utilité lorsque vous vivez dans un endroit éloigné où l’eau potable est rare, ou en cas de catastrophe côtière qui annule l’approvisionnement en eau douce. “

Le système de dessalement de Bath est basé sur “ ionique ”, où une diode cationique (une membrane semi-perméable chargée négativement parsemée de pores microscopiques) est combinée avec une résistance anionique (un appareil qui permet uniquement le flux d’ions négatifs lorsque le courant est appliqué) ).

“Cela équivaut à un tout nouveau processus d’élimination du sel de l’eau”, a déclaré le professeur Marken. “Nous sommes les premiers à utiliser de minuscules diodes de taille micron dans un prototype de dessalement.”

Il a ajouté: “Il s’agit d’un système à faible énergie sans pièces mobiles. D’autres systèmes utilisent d’énormes pressions pour pousser l’eau à travers les nano-pores, mais nous ne retirons que les sels. Plus intriguant, les pompes et interrupteurs externes peuvent être remplacés par des microscopiques processus à l’intérieur de la membrane – un peu comme les membranes biologiques fonctionnent. “

Un autre avantage de l’unité de dessalement de Bath est qu’elle permet également le processus opposé – la concentration ascendante de sel – minimisant ainsi les déchets. Le sel séparé peut être cristallisé puis utilisé, éventuellement comme complément alimentaire ou dégivreur. La plupart des autres processus de dessalement pompent le sel sous forme de saumure dans la mer, perturbant l’écosystème marin.

Tout va bien, le professeur Marken pense que son département pourrait déployer une unité mobile de dessalement en cinq ans. Tout d’abord, cependant, l’équipe doit trouver des matériaux plus robustes ainsi que des collaborateurs pour aider à affiner l’invention et la faire évoluer. Le prototype de preuve de concept est actuellement en mesure d’éliminer 50% du sel d’un échantillon d’eau salée, mais pour rendre l’eau de mer potable, la teneur en sel doit être réduite de 90%.

Budi Riza Putra, l’étudiant en doctorat en chimie qui a dirigé le projet, a déclaré: “Nous devons trouver de nouveaux et meilleurs matériaux poreux capables de pomper les ions. L’épaisseur de la membrane, le nombre de pores et le diamètre des pores doivent tous être optimisés. Nous espérons trouver des experts en matériaux qui peut nous aider. “

Dans leur quête de nouvelles membranes, les chercheurs se sont tournés vers les matériaux biologiques. Avec le Dr Katarzyna Szot-Karpi? Ska et son groupe à l’Académie polonaise des sciences de Varsovie, ils croient qu’ils sont les premiers chercheurs à utiliser avec succès des bactériophages (virus qui infectent et se répliquent au sein des bactéries) pour créer un film capable de séparer le sel de l’eau.

“Notre bactériophage (nommé M13) ressemble à des spaghettis mais est un million de fois plus petit”, explique M. Riza Putra. “Si nous rendons les conditions un peu acides, les brins de nano-spaghetti collent ensemble, créant un film mince avec de minuscules trous. Lorsque nous avons testé ce matériau comme membrane pour le dessalement, nous avons trouvé qu’il fonctionnait – il a commencé à agir comme une diode, pompant ions dans une seule direction. “

Il a ajouté: “Avant nous, personne ne pensait à utiliser des virus comme membranes pour le dessalement de l’eau.”

Cependant, bien que le M13 présente un potentiel en tant que pompe à membrane pour le dessalement de l’eau, il n’est pas parfait. “Le substrat se désintègre à mesure que les concentrations de sel augmentent et à pH neutre”, explique le professeur Marken. “Donc, soit nous trouvons un moyen d’améliorer la semi-perméabilité du matériel bactériophage, soit nous devons trouver d’autres alternatives de membrane de diode ionique plus robustes.”

Source

A propos admin

Découvrez également

«Toilettes intelligentes» surveille les signes de maladie – Technologik

Il existe une nouvelle technologie de détection des maladies dans le laboratoire de Sanjiv “Sam” …

Laisser un commentaire