Un système d’exploitation du brouillard vient d’être développé par le MIT et des chercheurs chiliens pour permettre de fournir de l’eau potable aux régions les plus arides de la planète.
Le brouillard tombe sur une colline dans le Fray Jorge dans la région semi-aride de Coquimbo du Chili central. Les plantes de la région s’y sont adaptées en récoltant l’eau de ce brouillard.
Dans certaines régions les plus arides de la planète, où les pluies sont rares, voire inexistantes, quelques plantes et insectes ont conçu des stratégies ingénieuses pour se munir de l’eau nécessaire à leur vie en récupérant l’air du brouillard qui dérive des océans chauds à proximité.
Les chercheurs du MIT, en collaboration avec leurs collègues chiliens, cherchent à reproduire ce processus à une échelle beaucoup plus grande, ce qui pourrait fournir des quantités importantes d’eau propre et potable dans les endroits où il y a peu d’alternatives. La technique de captage du brouillard est déjà connue ; ce n’est pas une idée nouvelle : faire usage de cette eau potable aéroportée existe déjà dans au moins 17 pays.
Mais les nouveaux travaux de recherche montrent que l’efficacité de ce système peut être améliorée et multipliée par cinq. Ces nouveaux résultats viennent d’être publiés en ligne par la revue Langmuir, une publication de l’American Chemical Society, dans un article de MIT postdoc Kyoo-Chul Park PhD ’13, par un étudiant diplômé Siddarth Srinivasan, ainsi que par le professeur de génie chimique Robert Cohen, et le professeur de génie mécanique, Gareth McKinley.
Le « systèmes Fog » initial permet généralement la récolte de l’eau par un filet vertical, un peu comme un filet de tennis surdimensionné. L’innovation pour une récolte efficace des gouttelettes aéroportées de brouillard contient trois paramètres de base, d’après les chercheurs : la taille des filaments dans ces filets, la taille des trous entre les filaments, et le revêtement chimique appliqué sur les filaments. La plupart des parcs des systèmes existants est loin d’être optimale. Faits de maille de polyoléfine tissé – une sorte de plastique qui est facilement disponible et peu coûteux – ils ont tendance à avoir des filaments et des trous beaucoup trop grands. En conséquence, ils ne peuvent extraire que seulement environ 2% de l’eau disponible en cas de légère brume.
Les nouvelles recherches montrent qu’un maillage plus fin pourrait extraire 10 % ou plus. Des filets multiples déployés les uns derrière les autres pourraient alors extraire encore plus d’eau. Certains organismes naturels pour la récolte du brouillard pourraient se faire en utilisant des surfaces solides – comme la carapace de l’insecte Namib, originaire du désert du Namib de l’Afrique australe – perméable grâce à des mailles à la structure beaucoup plus efficaces. En effet, en cas de vent, les gouttelettes de brouillard ont tendance à être déviées autour des surfaces solides. Ainsi, une structure de maille tissée ressemblant à un écran de fenêtre s’avère être la plus efficace. Avec le revêtement chimique, les gouttelettes de brouillard qui se forment sur l’écran, vont pouvoir glisser vers le bas pour être recueillies au fond et être canalisées dans des seaux ou des réservoirs spécifiques.
Pourquoi ne pas profiter d’une lecture illimitée de UP’ ? Abonnez-vous à partir de 1.90 € par semaine.
Les chercheurs ont constaté que le contrôle de la taille et de la structure de la maille ainsi que la composition physique et chimique de cette couche étaient essentiels pour accroître l’efficacité de collecte du brouillard. Des calculs détaillés et des tests de laboratoire indiquent que la meilleure performance provient d’un maillage composé de filaments d’acier inoxydable d’environ trois ou quatre fois l’épaisseur d’un cheveu humain, et avec un espacement d’environ deux fois celle des fibres. En outre, le maillage est creux. Cela permet aux petites gouttelettes de glisser plus facilement vers le bas avant que le vent ne les entraîne hors de la surface.
Voici deux vidéos comparatives entre la technique standard (1er film) et la nouvelle version du MIT, dans des conditions identiques.
Tandis que les systèmes actuellement déployés dans les montagnes côtières au bord du désert d’Atacama ont tendance à produire quelques litres d’eau potable par jour pour chaque mètre carré de maille, les calculs théoriques montrent que les systèmes nouvellement conçus opérant par vents forts et brouillards denses qui se forment souvent le long de la côte chilienne à certains moments de l’année pourraient produire jusqu’à 12 litres ou plus par jour, annoncent les chercheurs.
En collaboration avec des chercheurs de l’Université pontificale catholique de Santiago du Chili, les chercheurs du MIT ont récemment installé une variété d’écrans de test de différents matériaux sur les collines semi arides de la région du nord du Santiago ; une zone qui voit très peu de précipitations, mais qui est régulièrement enveloppée dans un important brouillard côtier en raison du vent appelé Camanchaca venant de l’océan Pacifique. L’équipe est en train d’effectuer depuis un an les tests pour étudier la durabilité et le rendement des quantités d »eau obtenues selon des configurations différentes.
Maria Tou, en MIT de premier cycle, a travaillé avec l’équipe au Chili, en aidant à installer les instruments qui peuvent observer la mécanique des fluides associées aux gouttelettes qu’ils recueillent, se développent et se rejoignent sur les mailles des structures à grandes mailles : des centaines de mètres carrés chacune pourraient être mis en place à peu de frais car, une fois en place, ils ne coûtent pratiquement rien en exploitation. Ils ne consomment pas d’énergie, nécessitant seulement un brossage pour éliminer les particules de sable et les bugs occasionnels.
«Le coût d’exploitation est pratiquement nul», déclare McKinley, parce que «la nature a déjà fait le travail acharné de l’évaporation de l’eau, le dessalement et la condensation des gouttelettes. Nous avons juste à les recueillir ».
Les chercheurs chiliens ont estimé que si seulement 4% de l’eau contenue dans le brouillard pouvaient être capturés, ce serait suffisant pour répondre à tous les besoins en eau des quatre régions les plus septentrionales de cette nation, qui englobe l’ensemble de Atacama, zone de désert. Et avec le système que le MIT a conçu, 10% de l’humidité du brouillard dans l’air passant à travers le nouveau système de capteur de brouillard pourraient potentiellement être capturés.
Daniel Beysens, directeur de Physique et Mécanique des Media Laboratory hétérogène à l’EPSCI à Paris , qui n’était pas impliqué dans cette recherche, déclare: «C’est une avancée très importante pour quiconque veut obtenir de l’eau du brouillard. Les auteurs ont effectué une étude théorique et expérimentale approfondie de l’influence sur le rendement de l’eau finale de la structure d’un filet de brume. … Leur étude est une innovation dans la conception de capteurs de brouillard. »
La recherche a été financée par une bourse de Samsung, le MIT Center-Legatum pour l’entreprenariat et le développement, le programme MISTI-Chili du MIT, et la Fondation Xerox.
Pour lutter contre la désinformation et privilégier les analyses qui décryptent l’actualité, rejoignez le cercle des lecteurs abonnés de UP’
(Source : MIT septembre 2013)
