Dans le cadre d’un programme dédié aux lycéens intéressés par l’ingénierie, quatre étudiantes américaines ont présenté la conception d’une bouteille de production d’eau potable à partir d’eau de mer. Inspiré de la nature, ce dispositif portable et compact constituerait une alternative plus accessible que les systèmes de dessalement actuels.
L’eau douce représente moins de 2,5 % de la totalité de l’eau disponible sur notre planète. Et seul 1 % est à l’état liquide, utilisable donc par l’Homme. Bien que son volume reste stable, sa répartition inégale entraîne un manque d’accès à l’eau potable dans certaines régions. En revanche, l’eau de mer est abondante, puisqu’elle recouvre trois quarts de la surface terrestre. Cependant, elle est impropre à la consommation humaine. Pour la rendre potable, certains pays utilisent des systèmes de désalinisation basés sur l’osmose inverse et/ou sur la distillation. Ces technologies conventionnelles présentent certains inconvénients tels que leurs coûts élevés et leurs impacts environnementaux. Afin de surpasser ces limites, une équipe de quatre lycéens a eu l’idée de fabriquer une solution de dessalement solaire à faible coût. Celle-ci imite les palétuviers qui parviennent à pousser dans des milieux salins, sur les côtes des régions tropicales et subtropicales. Découverte.
Une bouteille de dessalement de prochaine génération
Laurel Hudson, Kathleen Troy, Gracia Cornish et Maia Vollen ont participé au programme C-Tech2 de Virginia Tech. Ces étudiantes ont décidé de se focaliser sur le développement d’une solution répondant à la crise mondiale de l’eau potable. Elles ont réalisé leurs travaux avec l’aide du professeur Jonathan Boreyko, doté d’une grande expérience dans les recherches autour des arbres synthétiques. Elles ont également collaboré avec Ndidi Eyegheleme, assistante diplômée au laboratoire des fluides et des interfaces biomimétiques de Boreyko. Ensemble, l’équipe a mis au point un modèle afin de comprendre et d’évaluer le fonctionnement interne de cette conception. Selon elle, le design de ce dispositif de désalinisation portatif est inspiré des pailles filtrantes utilisées par les randonneurs.
Son mode de fonctionnement inspiré de la nature
D’après ces étudiantes, leur bouteille de production d’eau potable biomimétique imite les palétuviers. Ces plantes se servent des techniques de dessalement thermique et membranaire pour transformer l’eau salée de la mangrove en eau douce essentielle à leur croissance. Ainsi, ce système sera composé d’une chambre d’entrée dans laquelle sera versée l’eau salée. Cette chambre sera reliée à une membrane d’osmose inverse, qui filtrera l’eau dans une chambre intermédiaire connectée à une feuille synthétique. Cette feuille comprendra une membrane nanoporeuse disposée sur une maille microporeuse.
Au cours de l’évaporation, une pression de Laplace négative sera générée, entraînant l’aspiration de l’eau à travers la membrane d’osmose inverse. Après le dessalement, la condensation de l’eau évaporée sera recueillie dans la partie inférieure du dispositif. En outre, le groupe de recherche prévoit d’ajouter une ailette solaire autour du corps de la bouteille afin que l’eau puisse s’écouler plus rapidement à travers le filtre. Cette approche innovante permettra d’augmenter le taux de transpiration et d’accélérer le processus de désalinisation de l’eau de mer.
Les atouts majeurs de cette conception
Selon cette équipe d’étudiantes, ce dispositif de dessalement portable présente plus d’avantages que les conceptions précédentes basées sur les arbres synthétiques. Il est destiné à un usage personnel ou communautaire. Il pourrait être mis à la disposition des populations ayant des difficultés à accéder à l’eau potable. Il n’a besoin d’aucune alimentation électrique externe pour fonctionner. Grâce à sa structure à colonne unique, il pourra être transporté partout. Contrairement aux systèmes de désalinisation traditionnels, cette bouteille ne nécessite pas d’infrastructures complexes et coûteuses. Elle est encore à l’étape de concept, mais l’équipe se prépare déjà à créer un prototype. Cela implique une étude approfondie du coût des matériaux pour s’assurer que le futur produit soit accessible aux publics ciblés.
Plus d’informations : Pubs.rcs.org.