D'après une étude prometteuse, une nouvelle méthode de dessalement de l'eau de mer par énergie solaire pourrait fournir de l'eau potable sans additifs chimiques. Étant donné que des millions de personnes n'ont pas accès à l'eau potable, cette méthode est extrêmement prometteuse. Le dessalement étant généralement très coûteux et énergivore, les chercheurs explorent des méthodes alternatives pour produire de l'eau propre et douce. Si elle s'avère efficace, cette nouvelle technologie pourrait offrir une méthode de dessalement plus durable et une solution moins invasive pour extraire des minéraux essentiels.
Environ 2,2 milliards de personnes dans le monde n'ont pas accès à l'eau potable. Certaines régions du globe possèdent d'immenses réserves d'eau facilement accessibles, mais inutilisables en raison de leur salinité. Les régions arides entourées de mers et d'océans sont souvent confrontées à ce problème, et nombre d'entre elles investissent dans des projets de dessalement à grande échelle pour transformer l'eau de mer en eau douce.
Les méthodes traditionnelles de dessalement comprennent l'osmose inverse et la distillation thermique. Cependant, ces méthodes sont énergivores, nécessitent un prétraitement et un post-traitement de l'eau, et produisent un résidu salé concentré appelé saumure. Cette saumure est extrêmement nocive pour la vie marine lorsqu'elle retourne dans l'océan, car elle augmente la salinité et diminue le taux d'oxygène.
Le dessalement d'un mètre cube d'eau peut libérer environ 12,6 kg de dioxyde de carbone, une quantité considérable sachant qu'une personne consomme en moyenne 382 litres d'eau par jour. La consommation d'eau est encore plus élevée dans l'agriculture : produire suffisamment de nourriture pour une personne pendant une journée nécessite 3 000 litres d'eau. Les méthodes de dessalement traditionnelles utilisent également des produits chimiques tels que des antimousses et du chlore, qui sont généralement rejetés en mer et peuvent nuire à la vie marine.
En mai, des chercheurs de l'Université de Rochester, dans l'État de New York, ont annoncé la mise au point d'un nouveau procédé de dessalement solaire-thermique qui, selon eux, produit de l'eau douce de manière écoénergétique. De plus, des chercheurs de l'Institut d'optique affirment que ce procédé ne génère aucune saumure résiduelle et ne nécessite aucun additif chimique pour le prétraitement. Par ailleurs, il produit entre 0,6 et 6,7 kg de dioxyde de carbone par mètre cube d'eau. L'équipe, dirigée par Chunlei Guo, professeur d'optique et de physique, a publié ses résultats dans un article récent.
Cette technologie utilise des panneaux solaires en métal noir traité au laser femtoseconde, ce qui rend leur surface superabsorbante et hyperhydrophile – attirant ainsi fortement l'eau, selon les chercheurs. Les panneaux comportent une zone active traitée au laser qui attire une fine couche d'eau à sa surface, absorbant la quasi-totalité du rayonnement solaire, distillant l'eau et déposant les sels et minéraux restants sur les faces non traitées du panneau, ou zone « passive », afin d'éviter que le sel n'obstrue la zone active et ne perturbe le processus de dessalement continu.
Bien que d'autres scientifiques aient déjà mis au point des méthodes de dessalement solaire thermique efficaces en laboratoire, ces méthodes étaient généralement testées sur de l'eau douce mélangée à du chlorure de sodium, et non sur de l'eau de mer. Dans nombre de ces expériences, les chercheurs ont constaté que le chlorure de sodium cristallisait, formant un précipité granuleux perméable à l'eau qui dissolvait le sel. Les panneaux solaires pouvaient alors être facilement nettoyés.
Cependant, la composition plus complexe de l'eau de mer explique l'inefficacité de nombreuses méthodes en conditions réelles. L'eau de mer contient d'autres minéraux, comme le magnésium et le calcium, qui cristallisent différemment et peuvent obstruer la surface des panneaux solaires, limitant ainsi le débit d'eau, un phénomène similaire à celui observé dans les pommeaux de douche entartrés.
L'équipe de Guo a utilisé une approche différente pour tenter de résoudre certains de ces problèmes courants. Les chercheurs de Rochester ont gravé avec précision des rainures dans le métal ferreux afin de permettre aux sels et aux minéraux de l'eau de mer de s'écouler sans entraver le processus de filtration. Ils ont également introduit un « effet de tache de café » dans l'expérience. « Si vous laissez tomber du café à la surface, l'eau finira par s'évaporer, laissant un anneau sur le bord extérieur, qui représente les particules de café concentrées », a expliqué Guo. « Nous utilisons le même principe pour déplacer les sels vers la zone passive. ».
L'équipe a testé sa méthode de dessalement solaire thermique sur des échantillons d'eau provenant des océans Pacifique, Atlantique et Indien afin d'en évaluer l'efficacité. Grâce à sa technologie qui extrait les sels et les minéraux sous forme solide, elle ne produit aucune saumure polluante. Outre la transformation de l'eau de mer en eau douce, elle permet de produire du sel de table et d'extraire des minéraux essentiels comme le lithium, indispensables à la transition écologique mondiale.
Des chercheurs affirment pouvoir utiliser les mêmes panneaux solaires ultra-performants pour séparer le lithium des autres sels lors du dessalement, en intégrant des nanoparticules de titanate d'hydrogène dans les rainures du panneau. Lors d'une expérience menée sur des échantillons d'eau du Grand Lac Salé, l'équipe a extrait environ 50 % du lithium contenu dans les particules de sel usées.
Après avoir mené des tests approfondis sur l'eau de mer, l'équipe de Rochester estime que cette technologie est adaptable à grande échelle et bien plus respectueuse de l'environnement que les méthodes de dessalement actuelles. Autre avantage : la possibilité d'extraire des minéraux critiques, ce qui pourrait la rendre très attractive pour les gouvernements et les entreprises souhaitant investir dans des chaînes d'approvisionnement en minéraux plus durables et moins dépendantes des activités minières destructrices pour l'environnement.
Felicity Bradstock pour Oilprice.com
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