La récupération de l'évaporation pour l'énergie pourrait fournir une source d'énergie durable, et réduit de moitié l'eau perdue par évaporation naturelle, selon le chercheur. Juan Carlos Munoz/Getty Images Quand nous pensons aux sources d'énergie renouvelables qui pourraient aider à remplacer la combustion de carburants à base de carbone qui modifient le climat, les panneaux solaires et les éoliennes viennent à l'esprit. Mais les scientifiques de l'Université de Columbia en ont identifié un autre, source d'énergie jusqu'à présent inexploitée qui pourrait être tout aussi prometteuse - la quantité massive d'eau qui s'évapore continuellement des lacs et des réservoirs du pays.
Ce phénomène naturel, ils disent, pourraient être exploités par des dispositifs contenant des feuilles recouvertes de spores bactériennes, qui se contractent et se dilatent en réponse aux changements d'humidité - presque comme la flexion d'un muscle. Cette action "musculaire" mécanique, à son tour, pourrait être utilisé pour produire des quantités gigantesques d'électricité, ils disent.
Dans un article récemment publié dans la revue Nature Communications, les chercheurs estiment que les masses d'eau intérieures des États-Unis ont au moins le potentiel théorique de générer jusqu'à 325 gigawatts d'électricité, un montant égal à près de 70 pour cent de notre consommation électrique nationale en 2015.
"Notre muscle artificiel absorbe l'eau qui s'évapore de la surface du lac, " déclare l'ingénieur chimiste et auteur principal de l'étude Ahmet-Hamdi Cavusoglu, par email. "Comme il absorbe l'eau, le muscle gonfle et se dilate. Lorsque le muscle absorbe toute l'eau possible, les volets au-dessus du muscle s'ouvrent pour que l'eau puisse s'évaporer dans l'air à partir du muscle. Lorsque l'eau quitte le muscle, le muscle rétrécit, tirer sur une turbine pour produire de l'énergie, semblable à un rameur sur un rameur tirant sur la turbine."
Les résultats de l'étude indiquent que le sud et l'ouest des États-Unis ont la plus grande capacité de production d'électricité par évaporation. Université Columbia En pratique, cette quantité de puissance pourrait être difficile à atteindre, puisque, comme le note l'article, il faudrait couvrir complètement toute la surface de presque tous les lacs et réservoirs domestiques. Mais comme même un déploiement beaucoup plus petit de moteurs d'évaporation - disons, couvrant 10 pour cent de ces surfaces d'eau - pourrait encore ajouter une quantité substantielle de capacité électrique à l'approvisionnement du pays.
"Si nous devions couvrir seulement 10 pour cent des dix principaux lacs et réservoirs que nous avons étudiés avec les moteurs d'évaporation les plus efficaces possibles, " dit Cavusoglu, est maintenant directeur associé de l'Academic Venture Exchange et directeur des partenariats à l'Innovation Accelerator Foundation, "nous pourrions exploiter une puissance moyenne de 7,1 gigawatts sur une superficie d'environ 560 miles carrés [1450 kilomètres carrés], ce qui est supérieur au secteur de l'énergie solaire de service public aux États-Unis en 2013. "
Et c'est juste s'ils utilisaient des lacs et des réservoirs. L'énergie d'évaporation pourrait également être récupérée à partir d'autres sources, allant des rivières et des côtes aux champs agricoles qui ont été humidifiés par l'irrigation.
"L'eau est à peu près omniprésente dans l'environnement, " dit Ozgur Sahin, professeur agrégé de sciences biologiques et de physique à Columbia et l'un des co-auteurs de l'étude. (Sahin et ses collègues ont été les premiers à utiliser les spores et l'évaporation pour créer de minuscules moteurs, comme détaillé dans cet article 2015 de Nature Communications.)
L'utilisation de l'évaporation comme source d'énergie renouvelable pourrait également présenter d'autres avantages, notent les chercheurs. L'évaporation est entraînée par l'énergie solaire, qui est absorbé par une masse d'eau et stocké, presque comme une batterie gigantesque, puis libéré progressivement. Cela signifie qu'un moteur à évaporation pourrait produire de l'électricité avec moins de fluctuations que les panneaux solaires ou les éoliennes, dont la production chute chaque fois que le vent tombe ou que le soleil passe derrière un nuage.
En outre, les moteurs à évaporation pourraient modifier la quantité de vapeur d'eau dégagée par un lac ou un réservoir ou une autre source, fournir de l'aide aux régions à court d'eau de la nation. Les moteurs pourraient également contrôler la puissance électrique.
"Une propriété intéressante que nous avons réalisé est qu'en ralentissant l'évaporation, on peut augmenter la température de l'eau, stocker efficacement l'énergie sous forme de chaleur que nous pourrions ensuite libérer à la demande, " dit Cavusoglu. " En fonction des conditions météorologiques locales, nous pourrions libérer cette énergie stockée rapidement sous forme d'évaporation supplémentaire pour faire face aux fluctuations de la demande d'énergie électrique. Ce serait similaire à la façon dont les barrages hydroélectriques font varier leur puissance de sortie en modifiant le débit d'eau à travers le barrage. »
Jusque là, les moteurs à évaporation ont été testés uniquement en laboratoire, et il y a encore beaucoup de travail de recherche et de développement à venir avant que la technologie puisse être étendue à la taille où elle pourrait devenir une source majeure d'électricité.
"D'abord, des matériaux meilleurs et plus gros doivent être fabriqués, capables d'exploiter efficacement l'énergie de l'évaporation, " dit Cavusoglu. " Actuellement, le laboratoire Sahin cherche à fabriquer de meilleurs matériaux à base de spores et à construire des prototypes de moteurs plus grands. Nous espérons voir des prototypes plus grands en démonstration dans les prochaines années. »
Maintenant c'est intéressantSelon une étude réalisée en 2013 par des scientifiques américains et canadiens, une journée typique d'évaporation des Grands Lacs pourrait s'élever à 820 milliards de gallons (3,1 billions de litres), soit près de 20 fois le débit des chutes du Niagara.
