L’eau est une ressource indispensable à la vie et pourtant, depuis plusieurs années, il existe des pénuries dans de nombreuses régions du monde. Selon l’ONU, près de 2 milliards de personnes sont actuellement touchés par une pénurie d’eau et cela risque encore d’augmenter dans les années à venir. L’organisation estime qu’environ deux tiers de la population mondiale serait confronté au stress hydrique à l’horizon 2100. Voilà pourquoi il est plus que jamais indispensable de trouver des solutions durables. Dans ce contexte, des chercheurs de la Cornell University ont exploré un moyen innovant d’utiliser l’énergie solaire pour convertir l’eau de mer en eau potable. Non seulement cette méthode utilise des ressources infinies et gratuites, mais elle permet de produire de l’hydrogène vert et de l’eau propre à faible coût.
Convertir l’eau de mer en eau potable par dessalement thermique
Les scientifiques, dirigés par le professeur Lenan Zhang, ont converti l’eau de mer en eau potable par dessalement thermique. Ils ont utilisé des panneaux solaires photovoltaïques pour faire évaporer l’eau de mer, ainsi qu’une « mèche capillaire ». Pour que l’évaporation thermique interfaciale se produise, ce composant piège l’eau en une fine pellicule en contact direct avec les cellules voltaïques. Ce qui, selon les chercheurs, permet d’obtenir un rendement d’évaporation de plus de 90 %. En effet, ce serait uniquement la fine pellicule qui doit être chauffée et non un grand volume d’eau.
La vapeur d’eau propre obtenue passe ensuite par un électrolyseur qui se charge de décomposer les molécules d’eau en hydrogène et en oxygène. Cette méthode permet ainsi d’obtenir de l’hydrogène, mais aussi de l’eau potable, indique Lenan Zhang. Il ajoute que « la conception a été complexe, car elle implique un couplage complexe : le dessalement couplé à l’électrolyse, l’électrolyse couplée au panneau solaire, et le panneau solaire couplé au dessalement par conversion et transport d’énergie solaire, électrique, chimique et thermique ».
Un prototype compact exploitant efficacement la chaleur résiduelle
L’équipe de recherche a conçu un prototype compact mesurant 10 cm x 10 cm, en collaboration avec des chercheurs du MIT, de l’Université Johns Hopkins et de l’Université d’État du Michigan. Ce dispositif hybride de distillation solaire-électrolyse de l’eau (HSD-WE) est capable de produire 200 ml d’hydrogène par heure, avec un rendement énergétique de 12,6 %. Les scientifiques soulignent que le plus grand avantage avec ce prototype est qu’il est capable d’exploiter au maximum la chaleur résiduelle, contrairement aux cellules photovoltaïques, et de l’utiliser pour réchauffer l’eau de mer jusqu’à son évaporation. « La lumière solaire à courte longueur d’onde interagit avec la cellule solaire pour produire de l’électricité, et la lumière à longueur d’onde plus longue génère la chaleur résiduelle pour alimenter la distillation de l’eau de mer […] de cette façon, toute l’énergie solaire peut être pleinement utilisée. Rien n’est gaspillé », explique Zhang.
Une méthode peu coûteuse pour produire de l’hydrogène vert
Les chercheurs affirment que leur dispositif permet de produire de l’hydrogène vert à un coût bien inférieur à celui des méthodes de production d’hydrogène classiques. En effet, le H2 est généralement produit par électrolyse de l’eau, un processus qui nécessite une énorme quantité d’eau propre et, par conséquent, un coût élevé. C’est pour pallier cela que Lenan Zhang et son équipe ont mis au point cette technologie. « Nous voulons éviter les émissions de carbone et la pollution. Mais le coût est également important, car plus le coût est bas, plus le potentiel d’adoption à grande échelle est élevé », a-t-il déclaré.
Il estime que d’ici à 15 ans, leur dispositif pourrait réduire le coût de production de l’hydrogène vert à 1 $ par kilogramme, une étape clé pour atteindre la neutralité carbone d’ici à 2050. Mais le professeur prévoit également de l’intégrer dans les parcs solaires pour refroidir les panneaux photovoltaïques, afin d’améliorer leur efficacité et prolonger leur durée de vie. Plus d’informations sur cette étude. Que pensez-vous de ce système permettant de produire à la fois de l’hydrogène vert et de l’eau potable à partir de l’énergie solaire ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
