Une étude menée au Politecnico di Torino, en collaboration avec le Massachusetts Institute of Technology (MIT), et publié dans la revue Sciences de l'énergie et de l'environnement , présente un dispositif de dessalement solaire capable d'éliminer spontanément le sel accumulé. À l'avenir, cette découverte pourrait conduire au développement de systèmes de dessalement durables avec des efficacités stables dans le temps

Le talon d'Achille des technologies de dessalement de l'eau est la cristallisation des particules de sel dans les différents composants de l'appareil. Ce phénomène de colmatage entraîne une diminution des performances dans le temps, limitant ainsi la durabilité de ces appareils. S'attaquer à ce problème est important pour assurer une production constante d'eau douce dans le temps. Récemment, des matériaux nanostructurés innovants aux propriétés anti-colmatage ont été proposés, avec le potentiel de limiter l'accumulation de sel. Cependant, le coût élevé de ces matériaux rend difficile la production à grande échelle de prototypes commerciaux.

A partir de ce problème, une équipe d'ingénieurs du Département de l'énergie du Politecnico di Torino (SMaLL), en collaboration avec le Massachusetts Institute of Technology (MIT), a étudié en profondeur les mécanismes sous-jacents au transport des particules de sel dans les dispositifs de dessalement. L'étude a commencé après avoir noté une incohérence entre les observations expérimentales et les modèles théoriques classiques du transport du sel. En particulier, les ingénieurs du Politecnico di Torino, après plus de deux ans de recherches numériques et en laboratoire financées par la Compagnia di San Paolo (projet MITOR) et le CleanWaterCenter (CWC), ont montré que cette grande différence dans le transport du sel est due à l'effet Marangoni. Fort de cette découverte, les chercheurs du Politecnico di Torino (Matteo Morciano, Matteo Fasano, Eliodoro Chiavazzo et Pietro Asinari, qui occupe également le poste de directeur scientifique de l'Institut national de recherche métrologique (INRiM) et du MIT (Svetlana V. Boriskina) ont créé un prototype capable de dessaler l'eau de mer de manière durable et d'éliminer spontanément le sel accumulé pendant l'exploitation.

L'effet Marangoni est un phénomène également présent dans la nature, que l'on peut observer dans la vie de tous les jours :« Dans une solution aqueuse, les molécules liquides interagissent les unes avec les autres par des liaisons intermoléculaires qui génèrent des forces appelées « forces de cohésion ». Deux solutions avec des concentrations différentes auront des forces de cohésion différentes. La présence de cette variation de concentration, et donc des forces de cohésion, fait s'écouler le liquide loin des régions de faible concentration, générer un processus de remixage. Cet effet est responsable des « larmes » de vin que l'on observe sur les parois du verre lorsqu'on le secoue.

L'effet Marangoni, en raison d'un changement de concentration dans le liquide, peut donc être conçu et exploité pour augmenter le re-mélange de solutions avec différentes concentrations. Dans notre dispositif de dessalement (où les solutions traitées sont à base d'eau de mer à différentes concentrations), ce phénomène permet d'éviter l'accumulation de sel dans les évaporateurs, assurer une productivité constante et durable de l'eau distillée, et la sauvegarde des composants sujets à détérioration. Notre stratégie a donc été de concevoir un dispositif capable de tirer pleinement parti de cet effet, franchir une nouvelle étape vers les futures applications commerciales de l'appareil", explique Matteo Morciano, chercheur au Département de l'énergie du Politecnico di Torino et premier auteur de la recherche.

Dans la version actuelle et considérant une surface d'absorption d'énergie solaire d'environ un mètre carré, le dispositif de dessalement peut fournir plus de 15 litres d'eau par jour. Par ailleurs, grâce à l'effet Marangoni, le processus d'élimination du sel est jusqu'à 100 fois plus rapide que les prédictions basées sur la diffusion spontanée, favorisant ainsi une restauration rapide des propriétés des composants.

Les résultats de cette recherche, publié dans la revue Sciences de l'énergie et de l'environnement , peut avoir des implications importantes dans la conception d'une nouvelle génération de matériaux et de dispositifs de dessalement, leur permettant d'"auto-nettoyer" spontanément le sel accumulé et garantissant des performances stables et durables. D'autres recherches sont actuellement en cours au CleanWaterCenter du Politecnico di Torino, dans le but de rendre le prototype industrialisable et plus polyvalent.