Un nouveau système capture le brouillard et le transforme en eau propre

Nov 21, 2023

ETH Zurich

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Des chercheurs de l'ETH Zurich ont développé un système qui capte le brouillard dans l'atmosphère et élimine simultanément les contaminants tout en fonctionnant grâce à l'énergie solaire.

Le système de récolte et de traitement de l'eau se compose d'un treillis métallique recouvert d'un revêtement réactif activé par la lumière solaire qui capte le brouillard. Les gouttelettes d’eau s’écoulent ensuite dans un récipient situé en dessous. Le treillis est recouvert d'un mélange de polymères spécialement sélectionnés et de dioxyde de titane, qui agit comme un catalyseur chimique et décompose les molécules des polluants en particules inoffensives.

"Notre système collecte non seulement le brouillard, mais traite également l'eau collectée, ce qui signifie qu'il peut être utilisé dans des zones de pollution atmosphérique, telles que les centres urbains densément peuplés", a déclaré Ritwick Ghosh, co-auteur de l'article et scientifique au Max Planck. Institut de recherche sur les polymères.

Le système est économe en énergie car il nécessite peu ou pas d’entretien. Très peu d’énergie est nécessaire grâce à une petite dose régulière d’UV pour régénérer le catalyseur. Une demi-heure d'ensoleillement suffit à réactiver l'oxyde de titane pendant 24 heures, affirment les chercheurs dans le communiqué.

Cette caractéristique est essentielle pour les zones qui ne reçoivent pas suffisamment de soleil.

Les chercheurs ont testé le brouillard collecté dans leurs laboratoires et dans une petite usine de Zurich. Il s’agit d’un signal d’alarme dans l’étude car cela limite notre compréhension de la façon dont leur système nouvellement développé fonctionnerait dans l’atmosphère du monde réel.

Selon le communiqué de presse, les chercheurs ont collecté 8 pour cent de l'eau du brouillard de laboratoire créé artificiellement et ont décomposé 94 pour cent des composés organiques comme les gouttelettes de diesel et le bisphénol A, qui avaient été ajoutés.

« Dans les tours de refroidissement, la vapeur s'échappe dans l'atmosphère. Aux États-Unis, où je vis, nous utilisons beaucoup d’eau douce pour refroidir les centrales électriques », a déclaré Thomas Schutzius, autre co-auteur de l’article et professeur à l’Université de Californie à Berkeley.

"Il serait logique de capter une partie de cette eau avant qu'elle ne s'échappe et de s'assurer qu'elle est pure au cas où vous souhaiteriez la rejeter dans l'environnement", a-t-il ajouté.

À travers leur étude, les chercheurs souhaitent relever le défi mondial de la pénurie d’eau. Même si nous disposons de suffisamment de sources d’eau douce, leur dernier système pourrait développer davantage les systèmes de collecte d’eau.

L'étude a été publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Nature Sustainability.

Résumé de l'étude :

La collecte de l’eau atmosphérique fournit un approvisionnement décentralisé et durable en eau douce dans des zones éloignées des ressources naturelles en eau. Cependant, un défi important réside dans le fait que les sources d’eau telles que le brouillard sont sujettes à la contamination par des polluants atmosphériques, en particulier à proximité des centres de population. Nous démontrons ici un système conçu de manière rationnelle, capable de capturer le brouillard avec une grande efficacité tout en dégradant simultanément les polluants organiques. Au cœur de notre conception se trouve un treillis métallique recouvert de nanoparticules de dioxyde de titane anatase incorporées dans une matrice polymère. Une fois activée par la lumière du soleil, la couche photoactive de dioxyde de titane décompose les molécules organiques telles que le diesel, même en l'absence de lumière du soleil ; de plus, la mouillabilité de la surface du maillage est conçue pour améliorer l’extraction de l’eau. Lors des tests en extérieur, l'appareil peut maintenir de bonnes performances de collecte de brouillard ainsi qu'une efficacité de traitement de l'eau > 85 %. La production continue d’eau avec purification passive démontrée dans notre étude fournit une solution sans énergie pour lutter contre la pénurie d’eau.