Des restes de fruits à un matériau purifiant l’eau
Le Professeur assistant Edison Ang de l’Université technologique de Nanyang, à gauche, présente des échantillons de déchets de fruits et de carbure de molybdène. L’un de ses collègues fait la démonstration d’un alambic solaire contenant une feuille noire fabriquée à partir du matériau susmentionné. Crédit : Université technologique de Nanyang.
Les distillateurs solaires constituent une méthode ingénieuse et simple pour purifier l’eau contaminée ou salée, bien que leur efficacité soit relativement faible. Toutefois, une avancée récente a démontré la capacité d’améliorer leur efficacité en utilisant un nouveau matériau dérivé de déchets de fruits jetés.
La configuration la plus simple d’un distillateur solaire traditionnel consiste en un récipient contenant de l’eau non potable placé sous une enceinte transparente. La lumière du soleil chauffe l’eau, ce qui provoque son évaporation et sa condensation sur la surface intérieure de l’enceinte. La vapeur d’eau condensée, exempte d’impuretés, s’écoule le long de la surface et s’accumule dans un récipient séparé, fournissant ainsi une source d’eau propre et potable.
Le processus de chauffage
Les chercheurs ont conçu des matériaux qui flottent à la surface de l’eau et exploitent la lumière du soleil pour générer de la chaleur afin d’accélérer le processus de chauffage de l’eau contaminée ou salée. Ces matériaux, bien que dérivés de divers composants, incorporent souvent du carbone provenant du charbon.
Pour trouver un substitut rentable et respectueux de l’environnement, le professeur adjoint Edison Ang et son équipe de l’université technologique de Nanyang, à Singapour, ont exploré une ressource qui ne nécessite aucune exploitation minière, qui est disponible en abondance et qui finit généralement comme déchet : les déchets de fruits. Plus précisément, les chercheurs ont expérimenté les coques de noix de coco, les pelures d’orange et les pelures de banane en tant que matériaux potentiels.
Un examen approfondi de l’alambic solaire utilisé dans le cadre de la recherche. Crédit : Université technologique de Nanyang.
Une carbonisation simple
Dans le cadre d’une procédure de carbonisation simple en deux étapes, les déchets de fruits ont été chauffés à une température de 850 ºC (1 562 ºF) pendant plusieurs heures et ont été combinés à un réactif à base de molybdène. Ce traitement a permis la formation de feuilles de carbure de molybdène bidimensionnelles à partir des déchets. Le carbure de molybdène appartient à un groupe de composés de métaux appelés MXènes. Les MXènes possèdent notamment des propriétés hydrophiles, c’est-à-dire qu’ils ont une affinité pour l’eau, et ils font preuve d’une efficacité exceptionnelle dans la conversion de l’énergie lumineuse en chaleur.
Au cours d’expériences menées dans un alambic solaire compact, des feuilles de forme carrée composées de carbure de molybdène photo-thermique se sont révélées remarquablement efficaces pour convertir la lumière du soleil en chaleur. Le processus d’évaporation de l’eau de mer simulée sous-jacente s’en est trouvé accéléré, dépassant son taux naturel. En outre, la grande porosité du matériau a permis aux gouttelettes de vapeur d’eau de le traverser sans effort, puis de se condenser sur la surface intérieure du couvercle de la distillerie solaire.
Sur les différents matériaux de déchets de fruits testés, celui dérivé des coques de noix de coco s’est avéré plus performant, affichant un taux d’efficacité impressionnant de 94 % pour la conversion de la lumière du soleil en chaleur.
Sur la base de ces résultats prometteurs, le professeur Ang et son équipe font actuellement progresser la technologie et cherchent activement à collaborer avec des partenaires industriels pour faciliter sa valorisation.
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