Que diriez-vous d'un dessalement efficace de l'eau de mer ? Beaucoup d'eau à petit prix
L'accès à une eau potable propre et salubre est un besoin malheureusement mal satisfait dans de nombreuses régions du monde. Le dessalement de l'eau de mer serait d'une grande utilité dans de nombreuses régions du monde si, bien sûr, il existait des méthodes suffisamment efficaces et raisonnablement économiques.
Nouvel espoir pour le développement de solutions rentables façons d'obtenir de l'eau douce en éliminant le sel de mer est apparu l'année dernière lorsque les chercheurs ont rapporté les résultats d'études utilisant du matériel de type squelette organométallique (MOF) pour la filtration de l'eau de mer. La nouvelle méthode, développée par une équipe de l'Université australienne Monash, nécessite beaucoup moins d'énergie que les autres méthodes, ont déclaré les chercheurs.
Squelettes organométalliques MOF sont des matériaux très poreux avec une grande surface. Les grandes surfaces de travail roulées en petits volumes sont idéales pour la filtration, c'est-à-dire capturer des particules et des particules dans un liquide (1). Le nouveau type de MOF est appelé PSP-MIL-53 utilisé pour piéger le sel et les polluants dans l'eau de mer. Placé dans l'eau, il retient sélectivement les ions et les impuretés à sa surface. En 30 minutes, le MOF a pu réduire le total des solides dissous (TDS) de l'eau de 2,233 ppm (ppm) à moins de 500 ppm. Ceci est clairement inférieur au seuil de 600 ppm recommandé par l'Organisation mondiale de la santé pour une eau potable sûre.
1. Visualisation du fonctionnement d'une membrane organométallique lors du dessalement d'eau de mer.
Grâce à cette technique, les chercheurs ont pu produire jusqu'à 139,5 litres d'eau douce par kilogramme de matériau MOF par jour. Une fois que le réseau MOF est "rempli" de particules, il peut être rapidement et facilement nettoyé pour être réutilisé. Pour ce faire, il est placé à la lumière du soleil, ce qui libère les sels piégés en seulement quatre minutes.
"Les processus de dessalement par évaporation thermique sont énergivores, tandis que d'autres technologies telles que osmose inverse (2), ils présentent de nombreux inconvénients, notamment une forte consommation d'énergie et de produits chimiques pour le nettoyage et la déchloration des membranes », explique Huanting Wang, chef d'équipe de recherche chez Monash. « La lumière du soleil est la source d'énergie la plus abondante et la plus renouvelable sur Terre. Notre nouveau procédé de dessalement à base d'adsorbant et l'utilisation de la lumière du soleil pour la régénération offrent une solution de dessalement économe en énergie et respectueuse de l'environnement.
2. Système de dessalement d'eau de mer par osmose en Arabie Saoudite.
Du graphène à la chimie intelligente
Ces dernières années, de nombreuses nouvelles idées ont émergé pour dessalement d'eau de mer économe en énergie. "Young Technician" suit de près l'évolution de ces techniques.
Nous avons écrit, entre autres, sur l'idée des Américains à l'Université d'Austin et des Allemands à l'Université de Marburg, qui utiliser une petite puce d'un matériau traversé par un courant électrique de tension négligeable (0,3 volt). Dans l'eau salée circulant à l'intérieur du canal de l'appareil, les ions chlore sont partiellement neutralisés et formés champ électriquecomme dans les cellules chimiques. L'effet est que le sel coule dans un sens et l'eau douce dans l'autre. L'isolement arrive eau fraiche.
Des scientifiques britanniques de l'Université de Manchester, dirigés par Rahul Nairi, ont créé en 2017 un tamis à base de graphène pour éliminer efficacement le sel de l'eau de mer.
Dans une étude publiée dans la revue Nature Nanotechnology, les scientifiques ont fait valoir qu'il pourrait être utilisé pour créer des membranes de dessalement. oxyde de graphène, au lieu de graphène pur difficile à trouver et coûteux. Le graphène monocouche doit être percé dans de petits trous pour le rendre perméable. Si la taille du trou est supérieure à 1 nm, les sels passeront librement à travers le trou, de sorte que les trous à percer doivent être plus petits. Dans le même temps, des études ont montré que les membranes d'oxyde de graphène augmentent l'épaisseur et la porosité lorsqu'elles sont immergées dans l'eau. Équipe de médecins. Nairi a montré que le revêtement de la membrane avec de l'oxyde de graphène avec une couche supplémentaire de résine époxy augmentait l'efficacité de la barrière. Les molécules d'eau peuvent traverser la membrane, mais pas le chlorure de sodium.
Un groupe de chercheurs saoudiens a mis au point un appareil qui, selon eux, transformera efficacement une centrale électrique de "consommateur" d'eau en "producteur d'eau douce". Les scientifiques ont publié un article décrivant cela dans Nature il y a quelques années. nouvelle technologie solairequi peut dessaler l'eau et produire en même temps électricité.
Dans le prototype construit, les scientifiques ont installé un dessalinisateur à l'arrière. batterie solaire. À la lumière du soleil, la cellule produit de l'électricité et libère de la chaleur. Au lieu de perdre cette chaleur dans l'atmosphère, l'appareil dirige cette énergie vers une usine qui utilise la chaleur comme source d'énergie pour le processus de dessalement.
Les chercheurs ont introduit de l'eau salée et de l'eau contenant des impuretés de métaux lourds comme le plomb, le cuivre et le magnésium dans le distillateur. L'appareil a transformé l'eau en vapeur, qui a ensuite traversé une membrane en plastique qui a filtré le sel et les débris. Le résultat de ce processus est une eau potable pure qui répond aux normes de sécurité de l'Organisation mondiale de la santé. Les scientifiques ont déclaré que le prototype, d'environ un mètre de large, pouvait produire 1,7 litre d'eau propre par heure. L'endroit idéal pour un tel appareil est dans un climat sec ou semi-sec, à proximité d'un point d'eau.
Guihua Yu, scientifique des matériaux à l'Austin State University, Texas, et ses coéquipiers ont proposé en 2019 filtrer efficacement les hydrogels d'eau de mer, mélanges de polymèresqui créent une structure poreuse absorbant l'eau. Yu et ses collègues ont créé une éponge de gel à partir de deux polymères : l'un est un polymère liant l'eau appelé alcool polyvinylique (PVA) et l'autre est un absorbant léger appelé polypyrrole (PPy). Ils ont mélangé un troisième polymère appelé chitosane, qui a également une forte attraction pour l'eau. Les scientifiques ont rapporté dans Science Advances qu'ils ont atteint une production d'eau pure de 3,6 litres par heure par mètre carré de surface cellulaire, ce qui est le plus élevé jamais enregistré et environ douze fois mieux que ce qui est produit aujourd'hui dans les versions commerciales. .
Malgré l'enthousiasme des scientifiques, on n'entend pas dire que de nouvelles méthodes de dessalement ultra-efficaces et économiques utilisant de nouveaux matériaux trouveront une application commerciale plus large. Jusqu'à ce que cela se produise, soyez prudent.
