Des chercheurs ont découvert qu'un dispositif innovant alimenté à l'énergie solaire pourrait révolutionner notre façon de relever les défis croissants liés à l'eau et à l'énergie qui affectent notre planète. Il s'agit d'un dispositif photovoltaïque flottant qui transforme l'eau contaminée et l'eau de mer polluée en eau potable et en hydrogène, un carburant propre. N'est-ce pas extraordinaire ?
Des chercheurs de l'Université de Cambridge ont mis au point un dispositif hybride inspiré de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes transforment la lumière du soleil en nourriture. Ce prototype, contrairement à la « feuille artificielle » qui utilise de l'eau pure pour produire de l'hydrogène vert, est beaucoup plus polyvalent. De fait, les scientifiques ont pu mener avec succès des tests sur l'eau de la rivière Cam, au centre de Cambridge, et les résultats sont prometteurs.
L'innovation de ce dispositif réside dans sa capacité à combiner la production de carburant solaire et la purification de l'eau. Chanon Pornrungroj et Ariffin Mohamad Annuar , co-auteurs principaux du département de chimie Yusuf Hamied de Cambridge, expliquent que l'électrolyse de l'eau à l'énergie solaire, qui consiste à décomposer l'eau en hydrogène et en oxygène, nécessite généralement de l'eau pure. En effet, les contaminants peuvent endommager le catalyseur ou déclencher des réactions chimiques indésirables.
Selon Ariffin Mohamad Annuar, l'un des co-auteurs de l'étude, la conception est non seulement simple, mais également très efficace lorsqu'il s'agit de purifier l'eau provenant d'une gamme diversifiée de sources.
« Dans les régions reculées ou en développement, où l'eau potable est relativement rare et où les infrastructures nécessaires à sa purification ne sont pas facilement accessibles, l'électrolyse de l'eau est extrêmement difficile. Un appareil capable de fonctionner avec de l'eau contaminée pourrait résoudre deux problèmes simultanément : il permettrait de produire un carburant propre par électrolyse et de l'eau potable », a déclaré Ariffin Mohamad.
Selon cette étude, l'appareil a démontré une durabilité remarquable en fonctionnant de manière fluide et fiable aussi bien dans l'eau de mer que dans l'eau polluée pendant plus de 154 heures (environ 6 jours et demi).
Le Dr Chanon Pornrungroj a déclaré : « Ce système est très tolérant aux polluants, et sa conception flottante permet au substrat de fonctionner même dans des eaux très troubles ou boueuses. C'est un système extrêmement polyvalent. »
« Le procédé de fabrication de carburants solaires par la lumière n'utilise qu'une petite partie du spectre solaire ; une grande partie du spectre reste inutilisée », a déclaré Mohamad Annuar.
Le professeur Erwin Reisner a expliqué : « La crise climatique et les problèmes liés à la pollution et à la santé sont étroitement liés, et l'élaboration d'une approche qui permettrait de s'attaquer aux deux changerait la donne pour de nombreuses personnes. »
Le professeur Erwin Reisner a averti que même si le dispositif est encore aux premiers stades de développement, il est très prometteur.
Voir aussi : L’ère de l’hydrogène : aperçus de la future transformation énergétique américaine
Le processus
Un panneau absorbant les rayons UV a été installé sur un générateur de vapeur solaire flottant , lui permettant de capter l'énergie solaire pour purifier l'eau contaminée ou saline et produire de l'hydrogène vert.
L'instrument est constitué d'un maillage de carbone structuré à l'échelle nanométrique et doté d'un photocatalyseur. Ce maillage innovant absorbe efficacement la lumière et la chaleur, produisant ainsi la vapeur d'eau nécessaire à la production d'hydrogène.
De plus, il bénéficie d'un traitement hydrofuge remarquable qui lui permet de flotter sans effort tout en préservant sa fonctionnalité optimale de tout contaminant potentiel.
Une avancée remarquable réside dans sa capacité à exploiter efficacement le spectre solaire. Grâce à l'intégration d'une couche absorbant les UV sur sa face supérieure, il permet la production d'hydrogène, tandis que le reste du spectre solaire est dirigé vers la face inférieure pour vaporiser l'eau et la purifier. Ce double procédé unique imite fidèlement le fonctionnement d'une feuille, intégrant harmonieusement la production d'hydrogène à la transpiration.
Utilisations potentielles
Le dispositif photovoltaïque flottant pour purifier l’eau et produire de l’hydrogène pourrait contribuer à résoudre les problèmes mondiaux d’énergie et d’eau.
De nombreuses personnes utilisent des combustibles nocifs pour cuisiner, ce qui entraîne plus de trois millions de décès chaque année. Cet appareil pourrait remédier à ce problème et la cuisson à l'hydrogène constitue une alternative plus sûre.
Grâce à son fonctionnement hors réseau, cet appareil est particulièrement précieux dans les régions aux ressources rares . Il est d'autant plus avantageux que près de 2 milliards de personnes n'ont pas accès à l'eau potable, tandis que 775 millions de personnes dans le monde vivent sans électricité.
L'équipe est convaincue que sa conception, simple mais très efficace, peut s'adapter à diverses sources d'eau . Non seulement elle est performante dans le traitement des polluants, mais elle excelle également dans le traitement de l'eau, quelle que soit sa turbidité ou sa couleur.
Selon le professeur Erwin Reisner, qui a dirigé l'étude, le dispositif actuel n'est qu'un début. Cependant, ces solutions sont absolument essentielles pour bâtir un avenir durable, tout en répondant aux préoccupations urgentes que sont le changement climatique, la pollution et les problèmes de santé.
