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Des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley ont conçu un collecteur d’eau solaire portatif capable d’extraire et de convertir les molécules d’eau de l’air en eau potable en utilisant uniquement la lumière du soleil comme source d’énergie. Cette incroyable invention, présentée dans une étude récente publiée dans Nature Water, pourrait fournir de l’eau potable n’importe où, ce qui permettrait de lutter contre la pénurie croissante d’eau exacerbée par le changement climatique.
À propos du collecteur d’eau
Le collecteur d’eau portatif utilise un matériau ultra-poreux spécialement conçu, appelé cadre métallo-organique (MOF), pour extraire l’eau de manière répétée, même dans les régions les plus rudes et les plus arides. Pour le mettre à l’épreuve, les chercheurs se sont aventurés dans le parc national de la Vallée de la mort, connu pour ses conditions climatiques extrêmes, et ont réussi à récolter de l’eau à l’aide de l’appareil alimenté par le MOF. Cette démonstration met en évidence l’efficacité du dispositif pour faire face à la pénurie d’eau, un problème urgent auquel est confronté près d’un tiers de la population mondiale vivant dans des régions soumises au stress hydrique.
Contrairement à d’autres matériaux tels que les hydrogels, les zéolithes ou les sels, qui peinent à fonctionner efficacement dans des conditions de faible humidité, les MOF présentent simultanément des performances exceptionnelles, une grande efficacité énergétique et une capacité élevée. Cette polyvalence en fait un outil puissant pour lutter contre la pénurie d’eau dans différents domaines, de l’eau potable à l’irrigation agricole. En outre, cette technologie pourrait permettre de purifier l’eau dans les régions où les ressources en eau sont abondantes, mais où la propreté laisse à désirer.
À propos de l’étude
L’étude menée par les chercheurs de Berkeley souligne le rôle que peuvent jouer les MOF dans la lutte et l’adaptation au changement climatique. Omar Yaghi, professeur de chimie et inventeur des MOF, qui dirige l’étude, est à l’avant-garde de cette recherche. Il souligne l’importance d’exploiter de nouvelles sources d’eau, compte tenu du stress hydrique que connaîtront près de 5 milliards de personnes d’ici à 2050. M. Yaghi dirige également le Bakar Institute of Digital Materials for the Planet (BIDMaP) du College of Computing, Data Science, and Society, qui utilise la science des données et l’apprentissage automatique pour accélérer le processus de conception des MOF et des dispositifs connexes.
À BIDMaP, le “cycle d’innovation numérique” est le concept clé qui guide leurs recherches. En intégrant la conception moléculaire, l’optimisation des matériaux et l’efficacité des dispositifs, ils visent à obtenir les meilleures performances pour les collecteurs d’eau alimentés par des MOF. Chaque composant doit être optimisé pour créer une connexion transparente entre les molécules, les matériaux et la conception finale du dispositif.
Au cours de la phase de test à Berkeley, en Californie, et dans le parc national de la Vallée de la Mort, le dispositif alimenté par le MOF a fait preuve d’une efficacité et d’une fiabilité remarquables. Malgré les conditions d’humidité extrêmement faibles et les températures variables de la Vallée de la Mort, le collecteur d’eau a constamment extrait de l’eau de l’air. Fait impressionnant, il a libéré 85 à 90% de la vapeur atmosphérique capturée sous forme d’eau potable, produisant jusqu’à 285 grammes d’eau par kilogramme de MOF en une journée, soit l’équivalent d’une tasse d’eau.
En outre, le dispositif fonctionne avec une efficacité énergétique maximale, en s’appuyant uniquement sur la lumière solaire ambiante et en éliminant le besoin de sources d’énergie supplémentaires. Cette caractéristique unique le distingue des autres technologies de production d’eau qui contribuent au réchauffement de la planète par leurs émissions. En outre, le nouveau moissonneur alimenté par le MOF est plus petit que ses prédécesseurs et se glisse facilement dans un sac à main. Malgré sa taille réduite, il affiche une efficacité énergétique encore plus grande, produisant plus de trois fois le taux de productivité de l’eau des modèles précédents développés par l’équipe de Berkeley.
Les experts à l’origine de ce dispositif révolutionnaire sont enthousiasmés par son impact potentiel sur l’environnement. Grâce à de nouvelles avancées en matière d’efficacité, de taille et d’évolutivité, ils envisagent une adoption généralisée des collecteurs d’eau alimentés par MOF dans les ménages et les communautés. Exploitant la puissance de la science des données et de l’apprentissage automatique, ces appareils pourraient trouver leur place dans les cuisines ou à côté des climatiseurs, fournissant aux foyers une source durable d’eau propre pour divers usages. Certaines entreprises travaillent déjà à la réalisation de cette vision.
M. Yaghi résume l’importance de cette invention en déclarant qu’elle “rend les individus indépendants en matière d’eau”. En effet, ce dispositif portable représente une avancée majeure dans la lutte contre la crise mondiale de l’eau, en garantissant l’accès à l’eau potable à des millions de personnes dans le monde. Alors que les chercheurs continuent de repousser les limites de la science et de la technologie, des solutions innovantes telles que le collecteur d’eau alimenté par MOF offrent l’espoir d’un avenir plus durable et plus résilient.
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Woochul Song et al, MOF water harvester produces water from Death Valley desert air in ambient sunlight, Nature Water (2023). DOI: 10.1038/s44221-023-00103-7
