Un nouveau matériau solaire pourrait nettoyer l’eau potable

Un nouveau matériau solaire pourrait nettoyer l'eau potable

Un nouveau matériau solaire pourrait nettoyer l'eau potable

Grâce au financement de l’armée, des chercheurs de l’Université de Rochester ont mis au point un panneau en aluminium incliné au soleil qui purifie l’eau. Crédit: Gracieuseté 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 absorbant la lumière développé avec le financement de l’armée pourrait changer cela.


Grâce à un financement du Army Research Office, un élément du laboratoire de recherche de l’armée de l’armée américaine sur le développement des capacités de combat, les chercheurs de l’Université de Rochester ont développé un nouveau panneau en aluminium qui concentre plus efficacement l’énergie solaire pour évaporer et purifier l’eau contaminée.

« L’Armée de terre et ses combattants opèrent sur l’eau, il existe donc un intérêt particulier pour la recherche sur les matériaux de base qui pourrait conduire à des technologies avancées pour produire de l’eau potable », a déclaré le Dr Evan Runnerstrom, gestionnaire de programme à ARO. « Les propriétés combinées de super-mèche et d’absorption de la lumière 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 le noir en aluminium ordinaire, ce qui le rend très absorbant et super-absorbant (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 présentée dans Durabilité de la nature, utilise une rafale d’impulsions laser femtoseconde (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 une fine pellicule d’eau vers le haut sur la surface du métal. Dans le même temps, la surface noircie conserve près de 100% de l’énergie qu’elle absorbe du soleil pour chauffer rapidement l’eau. Enfin, les structures de surface à effet de mèche modifient les liaisons intermoléculaires de l’eau, augmentant encore plus l’efficacité du processus d’évaporation.

« Ces trois éléments réunis permettent à la technologie de mieux fonctionner qu’un appareil idéal à 100% d’efficacité », a déclaré le professeur Chunlei Guo, professeur d’optique à l’Université de Rochester. « Il s’agit d’un moyen simple, durable et peu coûteux de faire face à la crise mondiale de l’eau, en particulier dans les pays en développement. »

Des expériences en laboratoire montrent que la méthode réduit la présence de tous les contaminants courants, tels que les détergents, les colorants, l’urine, les métaux lourds et la glycérine, à des niveaux sûrs pour la consommation.

Un nouveau matériau solaire pourrait nettoyer l'eau potable

Les chercheurs ont développé une technologie de traitement au laser qui transforme le noir en aluminium ordinaire, ce qui le rend très absorbant et super-absorbant. Ils ont ensuite appliqué cet aluminium super absorbant et super absorbant pour la purification de l’eau solaire. Crédit: Gracieuseté de l’Université de Rochester

La technologie pourrait également être utile dans les pays développés pour soulager les pénuries d’eau dans les zones frappées par la sécheresse et pour les projets de dessalement de l’eau, a déclaré 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 solaire; cependant, peut réduire considérablement ces contaminants parce que presque toutes les impuretés sont laissées derrière lorsque l’eau s’évaporant devient gazeuse, puis se condense et est collectée.

La méthode la plus courante d’évaporation de l’eau à base solaire est le chauffage de volume, dans lequel un grand volume d’eau est chauffé mais seule la couche supérieure peut s’évaporer. Cela est évidemment inefficace, a déclaré Guo, car seule une petite fraction de l’énergie de chauffage est utilisée.

Une approche plus efficace, appelée chauffage interfacial, place des matériaux flottants, multicouches absorbants et absorbants 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. De plus, les matériaux de mèche disponibles deviennent rapidement obstrués par des contaminants laissés après l’évaporation, ce qui nécessite un remplacement fréquent des matériaux.

Le panneau en aluminium développé par les chercheurs 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 en la pulvérisant simplement », a déclaré Guo. « Le plus grand avantage est que l’angle des panneaux peut être ajusté en continu pour faire face directement au soleil pendant qu’il se lève et se déplace ensuite à travers le ciel avant de se coucher — maximisant l’absorption d’énergie. »


Purifier l’eau à l’aide du bois, des bactéries et du soleil


Plus d’information:
Subhash C. Singh et al, panneau de métal noir super absorbant à suivi solaire pour l’assainissement photothermique de l’eau, Durabilité de la nature (2020). DOI: 10.1038 / s41893-020-0566-x

Fourni par le Laboratoire de recherche de l’Armée

Citation: Un nouveau matériau solaire pourrait nettoyer l’eau potable (2020, 13 juillet) récupéré le 14 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-solar-material.html

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