La lumière du soleil pour résoudre la crise mondiale de l’eau potable – Technoguide

Les chercheurs de l’UniSA ont développé une technique rentable qui pourrait fournir de l’eau potable à des millions de personnes vulnérables en utilisant des matériaux bon marché et durables et la lumière du soleil.

Moins de 3 pour cent de l’eau du monde est fraîche et, en raison des pressions du changement climatique, de la pollution et de l’évolution de la population, dans de nombreuses régions, cette ressource déjà rare se fait de plus en plus rare.

Actuellement, 1,42 milliard de personnes – dont 450 millions d’enfants – vivent dans des zones de vulnérabilité à l’eau élevée ou extrêmement élevée, et ce chiffre devrait augmenter dans les décennies à venir.

Des chercheurs de l’Institut des industries futures de l’UniSA ont mis au point un nouveau processus prometteur qui pourrait éliminer le stress hydrique pour des millions de personnes, y compris celles qui vivent dans de nombreuses communautés les plus vulnérables et défavorisées de la planète.

Une équipe dirigée par le professeur agrégé Haolan Xu a affiné une technique permettant de tirer de l’eau douce de l’eau de mer, de l’eau saumâtre ou de l’eau contaminée, grâce à une évaporation solaire très efficace, fournissant suffisamment d’eau potable par jour pour une famille de quatre personnes à partir d’un mètre carré d’eau de source. .

«Ces dernières années, l’utilisation de l’évaporation solaire pour créer de l’eau potable fraîche a suscité beaucoup d’attention, mais les techniques précédentes se sont avérées trop inefficaces pour être pratiquement utiles», déclare le professeur Xu de l’assoc.

“Nous avons surmonté ces inefficacités et notre technologie peut désormais fournir suffisamment d’eau douce pour répondre à de nombreux besoins pratiques à une fraction du coût des technologies existantes comme l’osmose inverse.”

Au cœur du système se trouve une structure photothermique très efficace qui se trouve à la surface d’une source d’eau et convertit la lumière du soleil en chaleur, concentrant l’énergie avec précision sur la surface pour évaporer rapidement la partie supérieure du liquide.

Alors que d’autres chercheurs ont exploré une technologie similaire, les efforts antérieurs ont été entravés par la perte d’énergie, la chaleur passant dans l’eau de source et se dissipant dans l’air au-dessus.

“Auparavant, la plupart des évaporateurs photothermiques expérimentaux étaient fondamentalement bidimensionnels; ils n’étaient qu’une surface plane, et ils pouvaient perdre 10 à 20 pour cent de l’énergie solaire au profit de l’eau en vrac et de l’environnement environnant”, explique le Dr Xu.

<< Nous avons mis au point une technique qui non seulement empêche toute perte d'énergie solaire, mais tire en fait davantage d'énergie de l'eau en vrac et de l'environnement environnant, ce qui signifie que le système fonctionne à 100% d'efficacité pour l'apport solaire et absorbe jusqu'à 170% supplémentaires. l'énergie de l'eau et de l'environnement. "

Contrairement aux structures bidimensionnelles utilisées par d’autres chercheurs, le professeur Assoc Xu et son équipe ont développé un évaporateur tridimensionnel en forme d’ailette en forme de dissipateur thermique.

Leur conception déplace la chaleur excédentaire loin des surfaces supérieures de l’évaporateur (c’est-à-dire la surface d’évaporation solaire), distribuant la chaleur à la surface des ailettes pour l’évaporation de l’eau, refroidissant ainsi la surface d’évaporation supérieure et ne réalisant aucune perte d’énergie pendant l’évaporation solaire.

Cette technique de dissipateur thermique signifie que toutes les surfaces de l’évaporateur restent à une température inférieure à celle de l’eau et de l’air environnants, de sorte qu’une énergie supplémentaire circule de l’environnement externe à plus haute énergie dans l’évaporateur à plus faible énergie.

«Nous sommes les premiers chercheurs au monde à extraire de l’énergie de l’eau en vrac pendant l’évaporation solaire et à l’utiliser pour l’évaporation, ce qui a aidé notre processus à devenir suffisamment efficace pour fournir entre 10 et 20 litres d’eau douce par mètre carré et par jour. “

En plus de son efficacité, la fonctionnalité du système est renforcée par le fait qu’il est entièrement construit à partir de matériaux simples et courants, à faible coût, durables et faciles à obtenir.

«L’un des principaux objectifs de notre recherche était de fournir des applications pratiques, de sorte que les matériaux que nous avons utilisés provenaient simplement de la quincaillerie ou du supermarché», explique le professeur Assoc Xu.

“La seule exception concerne les matériaux photothermiques, mais même là, nous utilisons un processus très simple et rentable, et les véritables progrès que nous avons réalisés concernent la conception du système et l’optimisation du lien énergétique, pas les matériaux.”

En plus d’être facile à construire et à déployer, le système est également très facile à entretenir, car la conception de la structure photothermique empêche le sel et d’autres contaminants de s’accumuler sur la surface de l’évaporateur.

Ensemble, le faible coût et la facilité d’entretien signifient que le système développé par Assoc Prof Xu et son équipe pourrait être déployé dans des situations où d’autres systèmes de dessalement et de purification seraient financièrement et opérationnellement non viables.

“Par exemple, dans les communautés éloignées avec de petites populations, le coût d’infrastructure de systèmes comme l’osmose inverse est tout simplement trop élevé pour être jamais justifié, mais notre technique pourrait offrir une alternative très peu coûteuse qui serait facile à mettre en place et fondamentalement gratuite à utiliser, “Dit le professeur associé Xu.

«De plus, comme il est si simple et ne nécessite pratiquement aucune maintenance, aucune expertise technique n’est nécessaire pour le maintenir en fonctionnement et les coûts d’entretien sont minimes.

«Cette technologie a vraiment le potentiel de fournir une solution d’eau potable à long terme aux personnes et aux communautés qui ne peuvent pas se permettre d’autres options, et ce sont les endroits où de telles solutions sont le plus nécessaires.

En plus des applications d’eau potable, Assoc Prof Xu dit que son équipe explore actuellement une gamme d’autres utilisations de la technologie, y compris le traitement des eaux usées dans les opérations industrielles.

«Il existe de nombreuses façons potentielles d’adapter la même technologie, nous sommes donc vraiment au début d’un voyage très excitant», dit-il.

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