Le co-auteur de l'étude, Josh Tulkoff, construit un grand prototype de la harpe du brouillard, qui se compose d'un réseau vertical de 700 fils et est basé sur les premiers résultats expérimentaux. Tulkoff faisait partie d'une équipe de recherche interdisciplinaire de Virginia Tech qui a découvert que des réseaux de câbles parallèles pouvaient tripler la capacité de collecte d'eau des filets antibrouillard. Crédit :Virginia Tech
La récolte du brouillard peut ressembler à un travail fantaisiste.
Après tout, installer des filets géants le long des collines et des sommets des montagnes pour capter l'eau de l'air ressemble plus à de la folie qu'à de la science. Cependant, cette pratique est devenue un moyen important d'obtenir de l'eau potable pour de nombreuses personnes vivant dans des climats arides et semi-arides à travers le monde.
Un passif, durable, et méthode efficace de collecte de l'eau, la récolte de brouillard consiste à capter les gouttelettes microscopiques d'eau en suspension dans le vent qui composent le brouillard. La récolte du brouillard est possible - et a gagné du terrain au cours des dernières décennies - dans certaines régions d'Afrique, Amérique du Sud, Asie, Moyen-orient, et même la Californie. Comme l'illustrent les titres récents du compte à rebours de l'Afrique du Sud jusqu'au « Jour zéro, " ou le jour où les robinets sont censés s'assécher, la pénurie d'eau continue d'être un problème croissant à travers le monde. D'éminents chercheurs estiment aujourd'hui que les deux tiers de la population mondiale vivent déjà dans des conditions de grave pénurie d'eau au moins un mois par an.
La récolte de brouillard pourrait aider à atténuer cette pénurie, et maintenant, une équipe de recherche interdisciplinaire de Virginia Tech a amélioré la conception traditionnelle des filets antibrouillard pour multiplier par trois leur capacité de collecte.
Publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS et financé en partie par le Virginia Tech Institute for Creativity, Arts, et la technologie, la recherche de l'équipe démontre comment un réseau vertical de câbles parallèles peut modifier les prévisions pour les collecteurs de brouillard. Dans une conception que les chercheurs ont baptisée « harpe de brume, " Ces fils verticaux libèrent de minuscules gouttelettes d'eau plus rapidement et plus efficacement que les filets à mailles traditionnels utilisés dans les filets antibrouillard.
« D'un point de vue design, J'ai toujours trouvé un peu magique que vous puissiez essentiellement utiliser quelque chose qui ressemble à un grillage de porte moustiquaire pour transformer le brouillard en eau potable, " dit Brook Kennedy, professeur agrégé de design industriel au Collège d'architecture et d'études urbaines et l'un des co-auteurs de l'étude. "Mais ces réseaux de fils parallèles sont vraiment l'ingrédient spécial de la harpe à brouillard."
Pour tester la conception de la harpe de brume, les chercheurs ont construit des modèles à petite échelle de réseaux de fils verticaux qui pourraient être placés à l'intérieur d'une chambre environnementale avec du brouillard artificiel. L'équipe a découvert que l'efficacité de la collecte de l'eau continuait d'augmenter avec des fils de plus en plus petits. Crédit :Virginia Tech
Les filets de brume sont utilisés depuis les années 1980 et peuvent fournir de l'eau propre dans n'importe quelle zone qui connaît de fréquents, brouillard mouvant. Alors que le vent déplace les gouttelettes d'eau microscopiques du brouillard à travers les filets, certains se coincent dans les fils suspendus du filet. Ces gouttelettes se rassemblent et fusionnent jusqu'à ce qu'elles aient suffisamment de poids pour descendre les filets et se déposer dans les bacs de collecte en dessous. Dans certains des plus grands projets de collecte de brouillard, ces filets collectent en moyenne 6, 000 litres d'eau par jour.
Cependant, la conception traditionnelle des mailles des filets antibrouillard a longtemps posé un problème de double contrainte pour les scientifiques et les ingénieurs. Si les trous dans le maillage sont trop grands, les gouttelettes d'eau passent sans s'accrocher aux fils du filet. Si le maillage est trop fin, les filets attrapent plus d'eau, mais les gouttelettes d'eau obstruent les mailles sans couler dans l'auge et le vent ne passe plus à travers les filets.
Ainsi, les filets de brume visent un juste milieu, une zone de récolte de brouillard Goldilocks :maille ni trop grande ni trop petite. Ce compromis permet aux filets d'éviter le colmatage, mais ils ne captent pas autant d'eau qu'ils pourraient l'être.
"C'est un problème d'efficacité et de motivation pour nos recherches, " a déclaré Jonathan Boreyko, professeur adjoint au Département de génie biomédical et de mécanique du Collège d'ingénierie. En tant que co-auteur de l'étude, Boreyko a consulté sur la théorie et les aspects physiques de la conception de la harpe de brume.
"Ce régime caché consistant à rendre les fils plus petits mais sans les obstruer est ce que nous essayions d'accomplir. Ce serait le meilleur des deux mondes, " il a dit.
Étant donné que les gouttelettes d'eau capturées dans un filet de brume se déplacent vers le bas avec la gravité, Boreyko a émis l'hypothèse que le retrait des fils horizontaux du filet atténuerait une partie du colmatage. Pendant ce temps, Kennedy, qui se spécialise dans la conception biomimétique, a trouvé son inspiration pour la harpe des brumes dans la nature.
