Pour des milliers d'années, les gens du Moyen-Orient et d'Amérique du Sud ont extrait de l'eau de l'air pour aider à soutenir leurs populations. En s'inspirant de ces exemples, les chercheurs développent maintenant un poids léger, récupérateur d'eau douce alimenté par batterie qui pourrait un jour prendre jusqu'à 10 gallons par heure de l'air, même dans les endroits arides. Ils disent que leur méthode à base de nanofibres pourrait aider à remédier aux pénuries d'eau modernes dues au changement climatique, pollution industrielle, sécheresses et épuisement des nappes phréatiques.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la 256e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS).

"J'étais en visite en Chine, qui a un problème de pénurie d'eau douce. Il y a des investissements dans le traitement des eaux usées, mais je pensais que l'effort seul était insuffisant, " Shing-Chung (Josh) Wong, Doctorat., dit. Au lieu de dépendre des eaux usées traitées, Wong a pensé qu'il serait peut-être plus prudent de développer un nouveau type de collecteur d'eau qui pourrait tirer parti des particules d'eau abondantes dans l'atmosphère.

La récupération de l'eau de l'air a une longue histoire. Il y a des milliers d'années, les Incas de la région andine recueillaient la rosée et la canalisaient dans des citernes. Plus récemment, certains groupes de recherche ont développé des capteurs de brume et de brouillard massifs dans les montagnes andines et en Afrique.

Pour miniaturiser la production d'eau et améliorer l'efficacité, Wong et ses étudiants de l'Université d'Akron se sont tournés vers les polymères électrofilés, un matériau avec lequel ils travaillaient déjà depuis plus d'une décennie. L'électrofilage utilise des forces électriques pour produire des fibres polymères allant de dizaines de nanomètres à 1 micromètre, une taille idéale pour condenser et extraire les gouttelettes d'eau de l'air. Ces polymères fibreux à l'échelle nanométrique offrent un rapport surface/volume incroyablement élevé, beaucoup plus grand que celui fourni par les structures et les membranes typiques utilisées dans les distillateurs d'eau.

En expérimentant différentes combinaisons de polymères hydrophiles - qui attirent l'eau - et hydrophobes - qui rejettent l'eau, le groupe a conclu qu'un système de récupération d'eau pouvait en effet être fabriqué à l'aide de la technologie des nanofibres. Le groupe de Wong a déterminé que leur membrane polymère pouvait récolter 744 mg/cm ² /h, ce qui est 91 pour cent plus élevé que les membranes de conception similaire sans ces nanofibres.

Contrairement aux méthodes existantes, La moissonneuse de Wong pourrait fonctionner dans des environnements désertiques arides en raison du rapport surface/volume élevé de la membrane. Il aurait également un besoin énergétique minimal. "Nous pouvons dire avec confiance que, avec les avancées récentes des batteries lithium-ion, nous pourrions éventuellement développer un plus petit, appareil de la taille d'un sac à dos, " il dit.

Quoi de plus, La conception en nanofibres de Wong capte l'eau et la filtre simultanément. Le réseau de fibres électrofilées peut agir comme une surface anti-fouling, éliminer les microbes qui pourraient s'accumuler à la surface de la récolteuse. Ainsi, l'eau serait « claire et exempte de polluants » et immédiatement potable une fois collectée, il dit.

Prochain, Wong espère obtenir des fonds supplémentaires pour construire un prototype de collecteur d'eau douce. Il anticipe que, une fois que son équipe est en mesure de produire le prototype, il devrait être peu coûteux à fabriquer.