L’eau douce est rare dans de nombreuses régions du monde et doit être obtenue à grands frais. Les communautés proches de l’océan peuvent dessaler l’eau de mer à cette fin, mais cela nécessite une grande quantité d’énergie. Plus loin de la côte, la seule option qui reste est pratiquement souvent de condenser l'humidité atmosphérique par refroidissement, soit par des processus qui nécessitent également apport d'énergie élevé ou en utilisant des technologies « passives » qui exploitent les écarts de température entre le jour et la nuit. Cependant, avec les technologies passives actuelles, telles que les feuilles collectrices de rosée, l’eau ne peut être extraite que la nuit. En effet, le soleil chauffe les films pendant la journée, ce qui rend la condensation impossible.
Auto-refroidissement et protection contre les radiations
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont développé un sans souci qui, pour la première fois, leur permet de récupérer de l'eau 24 heures sur 15, sans apport d'énergie, même sous un soleil de plomb. Le nouveau dispositif consiste essentiellement en une vitre à revêtement spécial, qui reflète le rayonnement solaire et rayonne également sa propre chaleur à travers l'atmosphère vers l'espace. Il se refroidit ainsi jusqu'à 59 degrés Celsius (XNUMX degrés Fahrenheit) en dessous de la température ambiante. Sur la face inférieure de cette vitre, la vapeur d'eau de l'air se condense en eau. Le procédé est le même que l’on peut observer sur les fenêtres mal isolées en hiver.
Les scientifiques ont recouvert le verre de couches de polymère et d'argent spécialement conçues. Cette approche de revêtement spéciale amène la vitre à émettre un rayonnement infrarouge à une fenêtre de longueur d'onde spécifique vers l'espace extra-atmosphérique, sans absorption par l'atmosphère ni réflexion sur la vitre. Un autre élément clé de l'appareil est un nouvel écran anti-rayonnement en forme de cône. Il dévie largement le rayonnement thermique de l'atmosphère et protège la vitre du rayonnement solaire entrant, tout en permettant à l'appareil de rayonner la chaleur susmentionnée vers l'extérieur et ainsi de s'auto-refroidir, de manière entièrement passive.
Proche de l'optimum théorique
Comme l'ont montré les tests du nouvel appareil dans des conditions réelles sur le toit d'un bâtiment de l'ETH à Zurich, la nouvelle technologie peut produire au moins deux fois plus d'eau par zone et par jour que les meilleures technologies passives actuelles basées sur des foils : le petit pilote système avec un diamètre de vitre de 10 centimètres a fourni 4.6 millilitres d'eau par jour dans des conditions réelles. Les appareils plus grands avec des vitres plus grandes produiraient plus d'eau en conséquence. Les scientifiques ont pu montrer que, dans des conditions idéales, ils pouvaient récolter jusqu'à 0.53 décilitre (environ 1.8 once liquide) d'eau par mètre carré de surface de vitre par heure. Ceci est proche de la valeur maximale théorique de 0.6 décilitre (2.03 onces) par heure, ce qui est physiquement impossible à dépasser.
D'autres technologies nécessitent généralement que l'eau condensée soit essuyée d'une surface, ce qui nécessite de l'énergie. Sans cette étape, une partie importante de l'eau condensée s'accrocherait à la surface et resterait inutilisable tout en empêchant une condensation supplémentaire. Les chercheurs ont appliqué un nouveau revêtement superhydrophobe (extrêmement hydrofuge) sur la face inférieure de la vitre dans leur condenseur à eau. Cela fait que l'eau condensée perle et coule ou saute d'elle-même. « Contrairement à d'autres technologies, la nôtre peut vraiment fonctionner sans énergie supplémentaire, ce qui est un avantage clé.
L'objectif des chercheurs était de développer une technologie pour les pays en pénurie d'eau et, en particulier, pour les pays en développement et émergents. Maintenant, disent-ils, d'autres scientifiques ont la possibilité de développer davantage cette technologie ou de la combiner avec d'autres méthodes, telles que le dessalement de l'eau, pour augmenter leur rendement. La fabrication des vitres revêtues est relativement simple et la construction de condenseurs plus gros que le système pilote actuel devrait être possible. Semblable à la façon cellules solaires comportent plusieurs modules placés les uns à côté des autres, plusieurs condenseurs à eau pourraient également être placés côte à côte pour constituer un système à grande échelle.