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Le défi de l'eau potable : un nouveau système de purification d'eau domestique à énergie solaire et à faible coût

INGÉNIERIE ET ​​TECHNOLOGIELe défi de l'eau potable : un nouveau système de purification d'eau domestique à énergie solaire et à faible coût

Une étude décrit un nouveau système portable de collecte de vapeur solaire avec un origami en polymère qui peut collecter et purifier l'eau à très faible coût

Il existe une demande mondiale croissante de produits propres d'eau en raison de la croissance démographique, de l'industrialisation, de la contamination et de l'épuisement des ressources naturelles de notre planète. La vapeur solaire est une technique dans laquelle énergie solaire peut être utilisé pour purifier l'eau en évaporant l'eau contaminée, en la recondensant et en produisant de l'eau fraîche et propre. Cette technique est une technologie verte propre, renouvelable et durable qui a le potentiel de remédier à la pénurie mondiale d'eau propre en utilisant l'abondance de l'énergie solaire. La force et l'efficacité d'un système de vapeur solaire dépendent de sa conception et du choix des matériaux photothermiques. Les technologies de vapeur solaire actuelles utilisent des matériaux coûteux et encombrants et ont un faible rendement et un rendement limité. Il est resté un défi d'améliorer les performances et de réduire les coûts afin de concevoir un système de vapeur solaire portable et léger qui peut être directement utilisé par les particuliers.

Dans une nouvelle étude publiée le 28 mai dans Matériaux avancés les chercheurs décrivent une nouvelle méthode pour la vapeur solaire en concevant un système de collecte de vapeur solaire portable à basse pression à faible coût qui peut collecter et purifier l'eau en utilisant l'énergie de la lumière du soleil. Ils ont choisi un matériau polymère photothermique appelé Polypyrrole (PPy) qui est de nature conductrice, est bien connu pour ses propriétés photothermiques et présente une grande efficacité dans la conversion de la lumière solaire en chaleur thermique. Inspiré de la rose fleurie, le design unique de ce système de cuisson à la vapeur solaire est composé de composites 3D origami PPy-papier. Une « rose PPy » constituée de feuilles noires superposées en forme de pétales a été créée par pliage en origami et polymérisation chimique du PPy. Cette structure en origami est attachée à un tube infusé de coton en forme de tige qui recueille l'eau brute/non traitée d'une source d'eau et l'alimente dans la structure rose PPy placée sur le dessus. Un tube infusé de coton et de la mousse de polystyrène ont été utilisés pour empêcher le contact direct entre le matériau PPy et l'eau en vrac.

Une fois que l'eau non traitée a atteint les pétales, le matériau PPy dans la structure de la fleur transforme l'eau en vapeur et les impuretés se séparent naturellement de l'eau. Par la suite, la vapeur d'eau doit être condensée, puis de l'eau propre doit être récupérée pour être utilisée. Les chercheurs ont utilisé une condition de basse pression en utilisant une pompe à vide portable. On a constaté que cela augmentait considérablement les taux d'évaporation de l'eau et de collecte de l'eau. Une fois l'eau condensée, le bocal en verre collecteur compact et robuste stocke de l'eau propre en toute sécurité.

Les origamis 3D ont fourni une absorption de lumière considérablement plus élevée et des surfaces améliorées pour l'évaporation de l'eau par rapport à une conception planaire 2D conventionnelle. Le taux d'évaporation et de collecte de l'eau est amélioré de 52 % en raison de l'abaissement de la pression de la chambre. L'origami PPy a amélioré l'évaporation de l'eau de 71% et des taux de collecte de vapeur plus élevés ont également été observés. L'efficacité globale du système a augmenté de 91.5% sous une seule source lumineuse. Le système a été testé sur un échantillon du fleuve Colorado au Texas, aux États-Unis. Le système a éliminé la contamination de l'eau sous la forme de métaux lourds, de bactéries, de sel et atténue l'alcalinité en produisant une eau propre conforme aux normes de consommation définies par l'OMS.

La présente étude décrit une nouvelle conception rationnelle d'un système portable de collecte de vapeur solaire à faible coût avec des matériaux photothermiques origami 3D qui offre des taux améliorés d'évaporation de l'eau et de collecte de vapeur. Le coût de chaque structure en forme de fleur est inférieur à 2 cents et elle peut produire avec succès 2 litres d'eau propre par heure et par mètre carré. Cette conception peut être une source d'inspiration pour fabriquer des modèles uniques de vapeur solaire pour la production d'eau propre.

***

{Vous pouvez lire le document de recherche original en cliquant sur le lien DOI ci-dessous dans la liste des sources citées}

Sources)

Li, W. et al. 2019. Unisystem portable de collecte de vapeur solaire à basse pression avec polypyrrole Origamis. Matériaux avancés. http://doi.org/10.1002/adma.201900720

Équipe SCIEU
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