Extraire l'eau potable de l'air poussiéreux du désert grâce à un hydrogel

Un appareil simple qui peut capturer son propre poids en eau de l'air et ensuite libérer cette eau lorsqu'il est chauffé par la lumière du soleil pourrait fournir une nouvelle source d'eau potable sûre dans les régions arides éloignées, suggère une nouvelle recherche de KAUST.

Le professeur agrégé de sciences et d'ingénierie de l'environnement, Peng Wang, et son équipe du Centre pour la réutilisation et le dessalement de l'eau, ont développé un prototype d'appareil utilisant du chlorure de calcium.

Le sel a été incorporé dans un polymère d'hydrogel pour l'empêcher de se liquéfier lors de l'absorption d'eau. Le prototype utilise des nanotubes de carbone, qui absorbent efficacement la lumière du soleil et la convertissent en chaleur, pour permettre à l'eau capturée d'être libérée pendant la journée.

Le prototype a utilisé 35 grammes d'hydrogel et capturé 37 grammes d'eau pendant la nuit alors que l'humidité relative était de 60%. Le lendemain, après deux heures et demie de lumière naturelle du soleil, l'eau a été libérée et collectée dans l'appareil.

«Les caractéristiques les plus notables de l'hydrogel sont sa haute performance et son faible coût. Si le prototype était mis à l'échelle pour produire trois litres d'eau par jour - le minimum requis pour un adulte - le coût du matériel de l'hydrogel serait de 0,5 $ par jour », a déclaré Renyan Li, doctorant dans l'équipe de Wang.

Au cœur de cet appareil se trouve le sel bon marché, stable et non toxique, le chlorure de calcium. « Ce sel peut se dissoudre en absorbant l'humidité de l'air», disent-ils.

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Le chlorure de calcium a un grand potentiel pour récupérer l'eau, mais le fait qu'il passe d'un liquide solide à un liquide salé après avoir absorbé l'eau a été un obstacle majeur à son utilisation comme dispositif de récupération d'eau, dit Li. «Les systèmes qui utilisent des absorbants liquides sont très compliqués», dit-il. Pour surmonter le problème, les chercheurs ont incorporé le sel dans un hydrogel, qui peut contenir un grand volume d'eau tout en restant solide. Ils ont également ajouté une petite quantité de nanotubes de carbone, 0,42% en poids, pour s'assurer que la vapeur d'eau capturée pourrait être libérée. Les nanotubes de carbone absorbent très efficacement la lumière du soleil et convertissent l'énergie capturée en chaleur.

La prochaine étape consistera à affiner l'hydrogel absorbant pour libérer l'eau récoltée en continu plutôt que par lots, dit Wang.

Le document, «Hybrid Hydrogel with High Water Vapour Harvesting Capacity for Deployable Solar-Driven Atmospheric Water Generator», a été publié dans Environmental Science & Technology, une revue de l'American Chemical Society, le 7 septembre 2018.

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