Des chercheurs transforment l’eau de mer en eau douce sans produire de saumure nuisible
À travers le monde, des milliards de personnes n’ont toujours pas un accès fiable à de l’eau potable. Selon les estimations des Nations Unies, 2,2 milliards de personnes ne disposent pas d’un approvisionnement en eau potable géré de manière sécurisée. Dans ce contexte, des régions allant de la Californie au Moyen-Orient dépendent de plus en plus des usines de désalinisation pour convertir l’eau de mer en eau douce.
La désalinisation peut fournir une ressource en eau essentielle, mais les méthodes les plus courantes aujourd’hui présentent des inconvénients significatifs. L’osmose inverse force l’eau à travers des membranes spécialisées pour éliminer le sel, tandis que la distillation thermique utilise la chaleur pour séparer l’eau douce de l’eau de mer. Ces deux approches consomment généralement de grandes quantités d’énergie, nécessitent souvent un traitement de l’eau avant et après le processus, et génèrent un déchet salé concentré connu sous le nom de saumure. Lorsque cette saumure est rejetée dans l’océan, elle peut augmenter la salinité locale et réduire les niveaux d’oxygène, créant des conditions nuisibles pour les organismes marins.
Une alternative solaire à la désalinisation conventionnelle
Des chercheurs de l’Université de Rochester ont développé une approche différente qui pourrait aider à résoudre plusieurs de ces problèmes. Les scientifiques de l’Institut d’Optique de l’URochester ont créé un système de désalinisation thermique solaire conçu pour produire de l’eau douce efficacement sans générer de saumure liquide ni nécessiter d’additifs chimiques pour prétraiter l’eau entrante. Cette méthode est décrite dans un article publié dans Light: Science & Applications.
Cette recherche, dirigée par Chunlei Guo, professeur d’optique et de physique, repose sur des panneaux solaires en métal noir traités par des lasers à femtosecondes. Ces impulsions de lasers ultrarapides modifient précisément la surface du matériau, créant des structures microscopiques qui changent de manière significative son interaction avec la lumière et l’eau. Le traitement au laser rend le métal très efficace pour absorber la lumière du soleil et lui confère des propriétés de super-absorption, ce qui signifie que l’eau se répand rapidement sur la surface au lieu de former des gouttes.
Chaque panneau contient une région active traitée au laser qui attire une très fine couche d’eau de mer à sa surface. Le métal sombre absorbe presque toute la radiation solaire entrante, chauffant l’eau et provoquant son évaporation. Cette évaporation laisse des sels et d’autres minéraux dissous derrière. Au lieu de permettre à ces matériaux de s’accumuler là où l’évaporation se produit, le panneau les dirige vers des zones non traitées sur ses côtés, connues sous le nom de région passive.
Une technologie en phase de développement
L’équipe de Guo a également conçu des rainures microscopiques dans le métal noir pour que les sels et minéraux soient repoussés de la région active au lieu de former une croûte tenace. En utilisant un phénomène physique appelé l’effet de l’anneau de café, les chercheurs ont pu guider les sels vers les bords du panneau. Dans des expériences utilisant de l’eau de mer réelle collectée dans les océans Pacifique, Atlantique et Indien, la surface s’est nettoyée efficacement tout en produisant de l’eau douce.
Une autre avancée majeure réside dans la gestion des sels après l’élimination de l’eau. Plutôt que de produire une saumure concentrée qui doit être traitée ou rejetée, le système extrait presque 100 % des sels dissous sous forme solide. Ces matériaux pourraient potentiellement devenir une ressource plutôt qu’un déchet, certains pouvant être utilisés comme sel de table, tandis que d’autres minéraux plus précieux pourraient également être récupérés, comme le lithium, essentiel pour les batteries lithium-ion.
Bien que cette technologie soit encore à un stade précoce, elle pourrait contribuer à élargir l’accès à l’eau douce tout en créant des sources durables de minéraux précieux. Si elle est mise à l’échelle avec succès, cette approche pourrait répondre à deux défis majeurs : produire davantage d’eau douce pour une population mondiale croissante tout en réduisant l’impact environnemental associé à la désalinisation et à l’extraction de minéraux.
Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation, la Bill & Melinda Gates Foundation et le Worldwide Universities Network.
Source : Université de Rochester
