Un dispositif de dessalement à faible coût fabriqué à partir de pneus usagés pourrait contribuer à lutter contre la pénurie mondiale d’eau

« De l’eau, de l’eau, partout, ni une goutte à boire. » Vous avez probablement entendu une variante de ce vers du poème de 1798, The Rime of the Ancient Mariner, déplorant le fait que, malgré son abondance, l’eau de l’océan ne peut pas être consommée.

Le manque d’accès à l’eau potable est un problème mondial, mais un appareil de dessalement de l’eau portable et peu coûteux, alimenté par l’énergie solaire, développé par des chercheurs de l’Université Dalhousie pourrait aider à lutter contre la pénurie d’eau dans les pays en développement ou dans les régions éloignées.

Les résultats des tests d’un distillateur solaire flottant capable à la fois de dessaler l’eau et de générer de la thermoélectricité ont été récemment publiés. publié dans iScience.

De nombreux facteurs rendent l’appareil de l’équipe Dal unique, mais le plus important est que sa conception est centrée sur un composant beaucoup plus modeste que les appareils concurrents fabriqués à partir de métaux précieux. L’ingrédient secret : les pneus usagés.

L’idée du solaire provient toujours de la plasmonique réfractaire, un domaine qui vise à développer des nanomatériaux thermiquement et chimiquement stables capables de manipuler la lumière de manière particulière dans des conditions difficiles.

« Les nanomatériaux plasmoniques réfractaires captent très bien la lumière et la convertissent en chaleur », explique la Dre Mita Dasog, professeure agrégée de chimie et titulaire de la chaire Killam Memorial, dont le groupe de recherche explore les applications potentielles de cette technologie.

Le Dr Dasog était l’un des principaux auteurs de l’article, aux côtés du Dr Matthew Margeson, chercheur postdoctoral (Ph.D.’24) et de l’ancien membre du laboratoire de premier cycle, Mark Atwood (BSc’23).

En tant que doctorat. étudiant, le Dr Margeson a conceptualisé et développé le prototype d’alambic flottant avec l’intention de surmonter les défis rencontrés par les conceptions précédentes, tels que minimiser les pertes thermiques, empêcher l’accumulation de sel et résister au vent, aux vagues et aux conditions météorologiques changeantes.

Après avoir placé l’appareil dans l’eau, les résultats sont visibles presque instantanément. Un système de mèche amène l’eau de mer jusqu’à la surface en mousse de l’appareil, où elle est évaporée par des matériaux plasmoniques chauffés par le soleil. Avec le sel laissé derrière, l’eau se recondense sur le dôme en plastique transparent au-dessus de l’appareil et est canalisée sur les côtés où elle est collectée dans un sac scellé.

Des tests en conditions réelles dans le port d’Halifax ont donné lieu à des débits d’eau quotidiens allant jusqu’à 3,67 litres, une quantité record pour un distillateur solaire flottant passif. L’alambic peut simultanément dessaler, désinfecter et décontaminer l’eau à un coût inférieur à un centime par litre, ce qui le rend incroyablement rentable.

« Maximiser l’utilisation de la lumière du soleil signifie que notre alambic solaire plasmonique peut générer de grandes quantités d’eau tout en conservant une conception simple », explique le Dr Margeson. « C’est passionnant de démontrer l’efficacité de l’alambic à l’échelle réelle et de prouver que ce type d’appareil a le potentiel d’apporter de l’eau douce dans des endroits qui en ont désespérément besoin. »

Le dispositif peut également être modifié pour générer une petite quantité de thermoélectricité, ce que les Drs. Dasog et Margeson envisagent de suffire à faire fonctionner des capteurs de qualité de l’eau embarqués.

Transformer les déchets en trésor

Les matériaux plasmoniques les plus couramment utilisés sont les métaux précieux comme l’or et l’argent, qui sont performants mais coûteux. Pour que l’énergie solaire soit encore largement utilisée dans les pays en développement, elle devrait être fabriquée avec des matériaux abondants sur terre qui ne compromettraient pas ses performances.

« Nous ne devrions pas fabriquer un appareil coûteux ou très compliqué », déclare le Dr Dasog. « Il doit être facile à fabriquer, durer longtemps et être facile à démonter et à déplacer. »

Un processus connu sous le nom de pyrolyse, qui consiste à chauffer des déchets de carbone à haute température sans oxygène, produit du charbon pyrolytique qui peut être incorporé dans des carbures de titane plasmoniques, remplaçant ainsi efficacement les métaux précieux coûteux. Dans l’unité de dessalement flottante, une fine couche de papier de ce matériau repose sur la surface en mousse de l’appareil, le gardant à l’écart de l’eau froide de l’océan et aidant à maximiser la localisation de la chaleur.

Différents types de déchets de carbone ont été collectés et testés, notamment le marc de café, les carapaces de homard et les résidus de bois de bouleau, le caoutchouc des pneus apparaissant comme le plus performant, comme détaillé dans un autre document de recherche récent.

Étant donné que les pneus ne sont pas biodégradables, qu’ils mettent des centaines d’années à se décomposer dans les décharges et qu’ils sont abondants dans le monde entier, ils représentent une opportunité unique de recyclage.

« Cette recherche s’inscrit parfaitement dans le thème du Mois de l’économie circulaire en transformant les pneus usagés en un élément crucial d’un dispositif de dessalement de l’eau », ajoute le Dr Dasog.

Combattre la pénurie d’eau

L’été prochain, les chercheurs prévoient d’effectuer d’autres tests en Asie du Sud, dans l’espoir qu’à terme, l’appareil puisse être rendu disponible dans le monde entier.

Le Dr Dasog, qui a été nominé plus tôt cette année pour le prix du leader émergent au Sommet de l’Eau Canada, affirme que que ce soit à cause de la guerre ou du changement climatique, les communautés forcées de se déplacer d’un endroit à l’autre ont du mal à accéder aux ressources. qui peut produire de l’eau potable à partir de l’océan pourrait constituer une bouée de sauvetage.

« L’eau est une condition essentielle à la survie, c’est pourquoi nous espérons pouvoir aider des communautés comme celles-ci », déclare le Dr Dasog.