Dessalement sans électricité prometteur
Les chercheurs de l’Australian National University ont mis au point une nouvelle méthode de dessalement qui atténue de nombreux effets négatifs des techniques traditionnelles et réduit la consommation d’énergie d’environ 80 %.
La rareté de l’eau douce devient un problème critique dans le monde entier, certaines régions s’appuyant déjà sur le dessalement pour extraire l’eau douce de l’eau de mer. Actuellement, les humains utilisent environ un tiers de toutes les décharges d’eau douce, un chiffre qui devrait atteindre la moitié d’ici le milieu du siècle, notamment dans des régions comme Israël, Mexico, l’Inde et le sud de la Californie.
La disponibilité de l’eau pourrait devenir la crise la plus importante de ce siècle, aggravée par le changement climatique qui affecte les manteaux neigeux, l’évaporation des eaux de surface, les régimes de précipitations et la teneur en eau de l’atmosphère.
Un rapport de la Banque mondiale de 2018 souligne les besoins énergétiques du dessalement
Un rapport de la Banque mondiale de 2018 a indiqué qu’environ 300 millions de personnes dans plus de 150 pays dépendent du dessalement, qui consomme 3 kilowattheures par mètre cube (kWh/m3) d’énergie, soit dix fois moins qu’en 1970. Cependant, le dessalement représente encore un quart de l’énergie utilisée pour la provision d’eau, nécessitant environ 100 milliards de kilowattheures d’énergie en 2018.
Les techniques actuelles de dessalement se répartissent en deux grandes catégories : les méthodes basées sur les matériaux, comme l’osmose inverse, qui utilise une haute pression pour séparer les espèces moléculaires dans l’eau, et les méthodes thermiques, telles que l’évaporation solaire ou le dessalement par congélation.
Cependant, ces méthodes peuvent nuire à la vie marine ; la chaleur, le stress ou les produits chimiques peuvent tuer les petits organismes, tandis que les créatures plus grandes peuvent être piégées contre les écrans d’admission.
De plus, elles produisent de la saumure avec une teneur en sel élevée (plus de 30 %) qui, lorsqu’elle est rejetée dans l’océan, peut endommager les écosystèmes en se déposant au fond de la mer.
Les systèmes de dessalement traditionnels nécessitent des matériaux coûteux et un entretien régulier
Les systèmes de dessalement traditionnels nécessitent également des matériaux coûteux qui doivent être régulièrement nettoyés et entretenus en raison de problèmes tels que l’encrassement des membranes, la corrosion et la dégradation.
Ils consomment des quantités importantes d’énergie, allant de 3 à 7 kWh/m³ pour l’osmose inverse et jusqu’à 100 kWh/m³ pour d’autres méthodes. Bien adaptés aux zones urbaines et industrielles, ces systèmes sont souvent trop grands et trop coûteux pour être utilisés dans les pays en développement ou dans les régions rurales et éloignées.
Nouvelle méthode utilisant la chaleur de faible qualité et la thermo diffusion pour le dessalement
La nouvelle méthode, détaillée dans Nature Communications, ne dépend pas de l’électricité mais utilise plutôt la chaleur de faible qualité provenant de la lumière solaire ou des sous-produits industriels. Elle exploite la thermo diffusion, un processus où le sel migre vers le côté le plus froid d’un gradient de température. Dans cette méthode, l’eau reste à l’état liquide tout au long du processus.
L’équipe de recherche, dirigée par le doctorant Shuqi Xu, a fait passer de l’eau de mer à travers un canal étroit positionné entre une plaque supérieure chauffée à plus de 60°C et une plaque inférieure refroidie à 20°C.
Ces valeurs de température peuvent être obtenues à partir de l’environnement. Le dispositif a produit de l’eau à faible salinité à partir de la région supérieure du canal et de l’eau à haute salinité à partir du bas.
Dans leur expérience, le canal mesurait un demi-mètre de long et un millimètre de hauteur, avec des débits compris entre 1 et 16 millilitres par minute. Après un seul passage, de l’eau plus froide et plus salée a été extraite, et de l’eau plus chaude et moins salée a été recyclée à travers le canal.
Chaque passage a réduit la salinité de 3 %, permettant des cycles répétés pour abaisser la salinité de l’eau de mer de 30 000 ppm à moins de 500 ppm.
Dessalement thermo diffusif
« Notre objectif est de révolutionner la technologie de dessalement en utilisant la chaleur à basse température de notre environnement », a déclaré Juan Felipe Torres, professeur à l’Université nationale australienne et principal chercheur. « Le dessalement thermo diffusif est la première méthode thermique qui fonctionne entièrement en phase liquide sans nécessiter de membranes ou de matériaux adsorbants d’ions. »
Torres a souligné que le dessalement thermo diffusif est exempt d’encrassement, ce qui pourrait avoir un impact significatif sur le dessalement à grande échelle. L’agriculture, qui consomme environ 69 % de l’eau douce mondiale, nécessite de l’eau dessalée à environ 95 % de sa salinité d’origine.
Après avoir démontré la faisabilité de leur concept, l’équipe développe un dispositif plus grand et multi-canaux pour dessaler l’eau de mer pour l’île du Pacifique sud-ouest de Tonga, frappée par la sécheresse, alimenté par un panneau solaire de la taille d’un visage humain.
En conclusion, Torres envisage le dessalement thermo diffusif comme crucial pour les pays en développement confrontés aux impacts sévères du changement climatique, car il décentralise le dessalement et renforce la sécurité de l’eau.
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