Un dispositif flottant alimenté par l’énergie solaire, able de transformer de l’eau contaminée ou de l’eau de mer en hydrogène propre et en eau purifiée, partout dans le monde, a été développé par des chercheurs.
Le dispositif, développé par des chercheurs de l’Université de Cambridge, pourrait être utile dans des environnements aux ressources limitées ou hors réseau, automobile il fonctionne avec n’importe quelle source d’eau ouverte et ne nécessite aucune énergie extérieure.
Il s’inspire de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes transforment la lumière du soleil en nourriture. Cependant, contrairement aux versions antérieures de la « feuille artificielle », qui pouvait produire de l’hydrogène vert à partir de sources d’eau propre, ce nouvel appareil fonctionne à partir de resources d’eau polluée ou d’eau de mer et peut en même temps produire de l’eau potable.
Les exams de l’appareil ont montré qu’il était capable de produire de l’eau propre à partir d’eau très polluée, d’eau de mer et même de la rivière Cam, dans le centre de Cambridge. Les résultats sont rapportés dans la revue Character Water.
« Réunir la manufacturing de combustibles solaires et la purification de l’eau dans un seul appareil est délicat », a déclaré le Dr Chanon Pornrungroj du département de chimie Yusuf Hamied de Cambridge, co-auteur principal de l’article. « La division de l’eau par l’énergie solaire, où les molécules d’eau sont décomposées en hydrogène et en oxygène, doit commencer avec de l’eau totalement pure, auto tout contaminant peut empoisonner le catalyseur ou provoquer des réactions chimiques secondaires indésirables. »
« Dans les régions reculées ou en développement, où l’eau potable est relativement rare et où les infrastructures nécessaires à la purification de l’eau ne sont pas facilement disponibles, le fractionnement de l’eau est extrêmement difficile », a déclaré le co-auteur principal Ariffin Mohamad Annuar. « Un appareil able de fonctionner avec de l’eau contaminée pourrait résoudre deux problèmes à la fois : il pourrait diviser l’eau pour produire du carburant propre, et il pourrait produire de l’eau potable. »
Pornrungroj et Mohamad Annuar, tous deux membres du groupe de recherche du professeur Erwin Reisner, ont mis au level une conception qui répond exactement à cet objectif. Ils ont déposé un photocatalyseur sur un maillage de carbone nanostructuré qui absorbe bien la lumière et la chaleur, générant la vapeur d’eau utilisée par le photocatalyseur pour créer de l’hydrogène. Le treillis de carbone poreux, traité pour repousser l’eau, servait à la fois à aider le photocatalyseur à flotter et à le tenir éloigné de l’eau en dessous, afin que les contaminants n’interfèrent pas avec sa fonctionnalité.
De additionally, le nouvel appareil utilise davantage l’énergie du Soleil. « Le processus de fabrication de combustibles solaires, alimenté par la lumière, n’utilise qu’une petite partie du spectre solaire. Une grande partie du spectre reste inutilisée », a déclaré Mohamad Annuar.
L’équipe a utilisé une couche blanche absorbant les UV sur le dispositif flottant pour la generation d’hydrogène by way of la division de l’eau. Le reste de la lumière du spectre solaire est transmis au bas de l’appareil, ce qui vaporise l’eau.
« De cette façon, nous utilisons mieux la lumière : nous obtenons de la vapeur pour la creation d’hydrogène, et le reste est de la vapeur d’eau », a déclaré Pornrungroj. « De cette façon, nous imitons véritablement une vraie feuille, puisque nous avons désormais pu intégrer le processus de transpiration. »
Un appareil able de produire simultanément du carburant propre et de l’eau propre en utilisant uniquement l’énergie solaire pourrait aider à résoudre les crises énergétiques et hydriques auxquelles sont confrontées de nombreuses régions du monde. Par exemple, la pollution de l’air intérieur causée par la cuisine avec des combustibles « sales », comme le kérosène, est responsable de plus de trois hundreds of thousands de décès chaque année, selon l’Organisation mondiale de la santé. Cuisiner avec de l’hydrogène vert pourrait contribuer à réduire considérablement ce chiffre. Et 1,8 milliard de personnes dans le monde n’ont toujours pas accès à l’eau potable chez elles.
« C’est aussi une conception très straightforward : en quelques étapes seulement, nous pouvons construire un dispositif qui fonctionne bien avec de l’eau provenant d’une grande variété de resources », a déclaré Mohamad Annuar.
« Il est très tolérant aux polluants et sa conception flottante permet au substrat de fonctionner dans des eaux très troubles ou boueuses », a déclaré Pornrungroj. « C’est un système très polyvalent. »
« Notre dispositif reste une preuve de principe, mais c’est le style de answers dont nous aurons besoin si nous voulons développer une économie véritablement circulaire et un avenir long lasting », a déclaré Reisner, qui a dirigé la recherche. « La crise climatique et les problèmes liés à la pollution et à la santé sont étroitement liés, et développer une approche qui pourrait aider à résoudre les deux changerait la donne pour de nombreuses personnes. »
La recherche a été soutenue en partie par le programme Horizon 2020 de la Fee européenne, le Conseil européen de la recherche, le Cambridge Believe in, le programme de parrainage éducatif Petronas et le programme Winton pour la physique de la durabilité. Erwin Reisner est membre du St John’s University. Chanon Pornrungroj est membre du Darwin Higher education et Ariffin Mohamad Annuar est membre du Clare University.
