Grâce au financement de l'armée, des chercheurs de l'Université de Rochester ont développé un panneau en aluminium incliné vers le soleil qui purifie l'eau. Crédit :Avec l'aimable autorisation de l'Université de Rochester
Fournir de l'eau potable aux soldats sur le terrain et aux citoyens du monde entier est essentiel, et pourtant l'un des plus grands défis du monde. Maintenant, un nouveau matériau en aluminium super absorbant et super léger développé avec le financement de l'armée pourrait changer cela.
Avec le financement du bureau de recherche de l'armée, un élément du laboratoire de recherche de l'armée du commandement du développement des capacités de combat de l'armée américaine, Des chercheurs de l'Université de Rochester ont mis au point un nouveau panneau en aluminium qui concentre plus efficacement l'énergie solaire pour évaporer et purifier l'eau contaminée.
"L'armée et ses combattants courent sur l'eau, il y a donc un intérêt particulier pour la recherche fondamentale sur les matériaux qui pourrait conduire à des technologies avancées pour la production d'eau potable, " a déclaré le Dr Evan Runnerstrom, responsable de programme chez ARO. « Les propriétés combinées d'absorption de la lumière et de super effet de mèche de ces surfaces en aluminium peuvent permettre une purification de l'eau passive ou à faible puissance pour mieux soutenir le combattant sur le terrain. »
Les chercheurs ont développé une technologie de traitement au laser qui transforme l'aluminium ordinaire en noir, le rendant très absorbant, ainsi que super-mèche (il évacue l'eau vers le haut contre la gravité). Ils ont ensuite appliqué cet aluminium super absorbant et super absorbant pour cette purification solaire de l'eau.
La technologie présente dans Durabilité de la nature , utilise une rafale d'impulsions laser femtosecondes (ultracourtes) pour graver la surface d'une feuille d'aluminium normale. Lorsque le panneau en aluminium est plongé dans l'eau à un angle face au soleil, il tire un mince film d'eau vers le haut sur la surface du métal. À la fois, la surface noircie retient près de 100 pour cent de l'énergie qu'elle absorbe du soleil pour chauffer rapidement l'eau. Finalement, les structures de surface absorbantes modifient les liaisons intermoléculaires de l'eau, augmentant encore l'efficacité du processus d'évaporation.
« Ces trois éléments permettent à la technologie de fonctionner mieux qu'un appareil idéal à 100 % d'efficacité, " a déclaré le professeur Chunlei Guo, professeur d'optique à l'Université de Rochester. "C'est un simple, durable, moyen peu coûteux de faire face à la crise mondiale de l'eau, surtout dans les pays en développement."
Les expériences du laboratoire montrent que la méthode réduit la présence de tous les contaminants courants, tels que lessive, colorants, urine, métaux lourds et glycérine, à des niveaux sûrs pour la consommation.
Les chercheurs ont développé une technologie de traitement au laser qui transforme l'aluminium ordinaire en noir, le rendant très absorbant, ainsi que super-mèche. Ils ont ensuite appliqué cet aluminium super absorbant et super absorbant pour la purification solaire de l'eau. Crédit :Avec l'aimable autorisation de l'Université de Rochester
La technologie pourrait également être utile dans les pays développés pour soulager les pénuries d'eau dans les zones touchées par la sécheresse, et pour les projets de dessalement de l'eau, dit Guo.
L'utilisation de la lumière du soleil pour faire bouillir est reconnue depuis longtemps comme un moyen d'éliminer les agents pathogènes microbiens et de réduire les décès dus aux infections diarrhéiques, mais l'eau bouillante n'élimine pas les métaux lourds et autres contaminants.
Purification de l'eau à base d'énergie solaire ; cependant, peut réduire considérablement ces contaminants car presque toutes les impuretés sont laissées lorsque l'eau qui s'évapore devient gazeuse, puis se condense et est collectée.
La méthode la plus courante d'évaporation de l'eau à base d'énergie solaire est le chauffage volumétrique, dans lequel un grand volume d'eau est chauffé mais seule la couche supérieure peut s'évaporer. C'est évidemment inefficace, Guo a dit, car seule une petite fraction de l'énergie de chauffage est utilisée.
Une approche plus efficace, appelé chauffage interfacial, lieux flottants, matériaux absorbants et absorbants multicouches au-dessus de l'eau, de sorte que seule l'eau près de la surface doit être chauffée. Mais les matériaux disponibles doivent tous flotter horizontalement au-dessus de l'eau et ne peuvent pas faire face directement au soleil. Par ailleurs, les matériaux de mèche disponibles se bouchent rapidement avec des contaminants laissés après l'évaporation, nécessitant un remplacement fréquent des matériaux.
Le panneau en aluminium que les chercheurs ont développé évite ces difficultés en tirant une fine couche d'eau hors du réservoir et directement sur la surface de l'absorbeur solaire pour le chauffage et l'évaporation.
"De plus, parce que nous utilisons une surface à rainures ouvertes, il est très facile à nettoyer par simple pulvérisation, " a déclaré Guo. " Le plus grand avantage est que l'angle des panneaux peut être ajusté en continu pour faire face directement au soleil lorsqu'il se lève, puis se déplace dans le ciel avant de se coucher, maximisant ainsi l'absorption d'énergie. "
