Un dispositif qui adopte une nouvelle approche pour éliminer le sel de l'eau a été développé à Bath, ouvrant la voie aux petits, unités de dessalement à énergie solaire

Des chercheurs de l'Université de Bath ont mis au point un procédé de dessalement révolutionnaire qui a le potentiel d'être utilisé dans des appareils mobiles, unités à énergie solaire.

Le processus est à faible coût, faible consommation d'énergie et peu d'entretien, et a le potentiel de fournir de l'eau potable aux communautés dans les zones reculées et sinistrées où l'eau douce est rare.

Développé par le Water Innovation and Research Center de l'université en partenariat avec l'université agricole de Bogor en Indonésie et l'université de Johannesburg, le prototype d'unité de dessalement est un système imprimé en 3D avec deux chambres internes conçues pour extraire et/ou accumuler le sel. Lors de la mise sous tension, les cations de sel (ions chargés positivement) et les anions de sel (ions chargés négativement) circulent entre les chambres à travers des réseaux de micro-trous dans une fine membrane synthétique. Le flux ne peut se faire que dans un sens grâce à un mécanisme qui a des parallèles avec la technologie de la téléphonie mobile. En raison de ce flux à sens unique, le sel est pompé de l'eau de mer. Cela contraste avec le processus de dessalement classique, où l'eau plutôt que le sel est pompée à travers une membrane.

Dessalement, qui transforme l'eau de mer en eau douce, est devenu un processus essentiel pour fournir de l'eau potable et d'irrigation là où l'eau douce est rare. Traditionnellement, il s'agit d'un processus énergivore réalisé dans de grandes installations industrielles.

Le professeur Frank Marken du département de chimie a déclaré :« Il y a des moments où il serait extrêmement avantageux d'installer de petits, unités de dessalement à énergie solaire pour desservir un petit nombre de ménages. Les grandes usines d'eau industrielles sont essentielles à la vie du 21e siècle, mais ils ne sont d'aucune aide lorsque vous vivez dans un endroit éloigné où l'eau potable est rare, ou là où il y a une catastrophe côtière qui anéantit l'approvisionnement en eau douce."

Le système de dessalement de Bath est basé sur « l'ionique, " où une diode cationique (une charge négative, membrane semi-perméable parsemée de pores microscopiques) est associée à une résistance anionique (dispositif qui ne permet le passage d'ions négatifs que sous tension).

« Cela équivaut à un tout nouveau processus pour éliminer le sel de l'eau, " a déclaré le professeur Marken. "Nous sommes les premiers à utiliser de minuscules diodes de la taille d'un micron dans un prototype de dessalement."

Il a ajouté :« Il s'agit d'un système à faible consommation d'énergie sans pièces mobiles. D'autres systèmes utilisent des pressions énormes pour pousser l'eau à travers les nanopores, mais nous n'enlevons que les sels. Le plus intriguant, les pompes et les commutateurs externes peuvent être remplacés par des processus microscopiques à l'intérieur de la membrane, un peu comme le fonctionnement des membranes biologiques."

Un autre avantage de l'unité de dessalement Bath est qu'elle permet également le processus inverse - la concentration en sel - minimisant ainsi les déchets. Le sel séparé peut être cristallisé puis utilisé, potentiellement comme complément alimentaire ou comme dégivreur. La plupart des autres procédés de dessalement pompent le sel sous forme de saumure dans la mer, perturber l'écosystème marin.

Tout va bien, Le professeur Marken pense que son département pourrait déployer une unité de dessalement mobile fonctionnelle d'ici cinq ans. D'abord, cependant, l'équipe doit trouver des matériaux plus robustes ainsi que des collaborateurs pour aider à affiner l'invention et à l'étendre. Le prototype de preuve de concept est actuellement capable de retirer 50% du sel d'un échantillon d'eau salée, mais pour rendre l'eau de mer potable, la teneur en sel doit être réduite de 90 %.

Budi Riza Putra, le doctorat en chimie. étudiant qui a mené le projet, a déclaré:"Nous devons trouver de nouveaux et meilleurs matériaux poreux capables de pomper des ions. Épaisseur de la membrane, le nombre de pores et le diamètre des pores doivent tous être optimisés. Nous espérons trouver des experts en matériaux qui pourront nous aider dans ce domaine."

Dans leur quête de nouvelles membranes, les chercheurs ont tourné leur attention vers les matériaux biologiques. Avec le Dr Katarzyna Szot-Karpińska et son groupe à l'Académie polonaise des sciences à Varsovie, ils pensent être les premiers chercheurs à utiliser avec succès des bactériophages (des virus qui infectent et se répliquent dans les bactéries) pour créer un film capable de séparer le sel de l'eau.

"Notre bactériophage (nommé M13) ressemble à des spaghettis mais est un million de fois plus petit, " explique M. Riza Putra. " Si on rend les conditions un peu acides, les brins nano-spaghetti collent ensemble, créant un film mince avec de minuscules trous. Lorsque nous avons testé ce matériau comme membrane pour le dessalement, nous avons trouvé que cela fonctionnait - il a commencé à agir comme une diode, pomper des ions dans une seule direction."

Il ajoute :"Avant nous, personne n'a pensé à utiliser des virus comme membranes pour le dessalement de l'eau."

Cependant, tandis que M13 montre un potentiel en tant que pompe à membrane pour le dessalement de l'eau, ce n'est pas parfait. "Le substrat se désagrège à mesure que les concentrations de sel augmentent et à pH neutre, " explique le professeur Marken. " Alors, soit on trouve un moyen d'améliorer la semi-perméabilité du matériel bactériophage, soit il faut en trouver d'autres, alternatives plus robustes à la membrane de diode ionique."