Solaire

Les scientifiques développent une technique peu coûteuse et très efficace qui utilise l’énergie solaire pour éliminer le sel de l’eau de mer et produire ainsi de l’eau potable.

Institut américain de physique

image : L'unité de dessalement à énergie solaire se compose de trois couches : un matériau absorbant, un isolant thermique et un absorbeur de lumière solaire à base de papier contenant du titane.Voir plus

Crédit : Chao Chang

WASHINGTON, 27 avril 2021 -- Malgré la grande quantité d'eau sur Terre, la majeure partie est de l'eau de mer non potable. L’eau douce ne représente qu’environ 2,5 % du total, ce qui signifie qu’une grande partie du monde connaît de graves pénuries d’eau.

Dans AIP Advances, par AIP Publishing, des scientifiques chinois rapportent le développement d'un dispositif de dessalement très efficace alimenté par l'énergie solaire. Le dispositif est constitué d'une couche contenant du titane, TiNO, ou oxyde de nitrure de titane, capable d'absorber l'énergie solaire. Le TiNO est déposé sur un type spécial de papier et de mousse qui permet à l'absorbeur solaire de flotter sur l'eau de mer.

Lorsque la lumière du soleil frappe la couche de titane, elle se réchauffe rapidement et vaporise l'eau. En plaçant l'unité dans un récipient transparent avec un toit en quartz incliné, la vapeur d'eau peut être condensée et collectée, produisant une grande quantité d'eau douce.

"Dans le domaine de l'énergie solaire, TiNO est un revêtement commercial absorbant l'énergie solaire, largement utilisé dans les systèmes de chauffe-eau solaires et dans les unités photovoltaïques", a déclaré l'auteur Chao Chang. "Il a un taux d'absorption solaire élevé et une faible émissivité thermique et peut convertir efficacement l'énergie solaire en énergie thermique."

Les enquêteurs ont développé une méthode pour déposer une couche de TiNO en utilisant une technique connue sous le nom de pulvérisation magnétron. Ils ont utilisé un type spécial de papier très poreux appelé papier airlaid qui agit comme un matériau de mèche pour fournir l'eau du réservoir d'eau de mer. Le papier Airlaid est fabriqué à partir de fibres de bois et est couramment utilisé dans les couches jetables.

L'unité d'évaporation comprenait trois parties : la couche de TiNO en haut, un isolant thermique et le papier airlaid en bas. La couche isolante est en mousse de polyéthylène, qui comporte de nombreux pores remplis d'air qui emprisonnent la chaleur et permettent à l'unité multicouche de flotter au-dessus d'un réservoir d'eau de mer, minimisant ainsi les pertes de chaleur dans l'environnement.

"Le papier airlaid poreux utilisé comme substrat pour l'absorbeur solaire TiNO peut être réutilisé et recyclé plus de 30 fois", a déclaré Chang.

Les précipitations de sel sur la surface du TiNO pourraient interférer avec l’efficacité, mais les enquêteurs ont constaté que même après une longue période, aucune couche de sel ne s’était formée à la surface. Ils suggèrent que la nature poreuse du papier évacue tout sel qui pourrait se former à la surface et le renvoie vers le réservoir d'eau de mer.

La salinité de l’eau de mer ordinaire dépasse 75 000 milligrammes de sel par litre. L'eau potable ordinaire a une salinité d'environ 200 milligrammes par litre. L'unité de dessalement a réussi à réduire la salinité de l'eau de mer à moins de 2 milligrammes par litre.

La combinaison du faible coût, de l'efficacité élevée et de l'absence d'encrassement de cette technologie de dessalement montre qu'elle a le potentiel de contribuer à résoudre la pénurie mondiale d'eau douce.

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L'article « Évaporateur interfacial poreux TiNO à commande solaire pour le dessalement de l'eau de mer à haute efficacité » est rédigé par Chao Chang, Min Liu, Lilin Pei, Guowei Chen, Zongyu Wang et Yulong Ji. L'article paraîtra dans AIP Advances le 27 avril 2021 (DOI : 10.1063/5.0047390). Après cette date, il sera accessible sur https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0047390.

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Avancées du PAI

10.1063/5.0047390

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