Inspirés par les toiles d'araignées, des scientifiques récupèrent l'eau de l'air

Jul 11, 2023

ourscréatif/iStock

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Inspirés par les toiles d'araignées et les coléoptères, les scientifiques ont conçu un moyen efficace de récupérer l'eau de l'air en capturant la vapeur d'eau et en la transformant en liquide.

C’est ce que révèle un communiqué de presse de l’Université de Waterloo publié lundi.

Les chercheurs espèrent désormais que leur invention permettra de résoudre le problème de la pénurie d'eau douce dans le monde et d'offrir une alternative viable à l'eau collectée dans les rivières, les lacs, les eaux souterraines et les océans.

La recherche a été dirigée par le professeur Michael Tam de l’Université de Waterloo et ses étudiants au doctorat Yi Wang et Weinan Zhao. Il s’agit d’éponges ou de membranes de grande surface qui capturent continuellement l’humidité de leur environnement naturel sans utiliser de machinerie lourde ou de processus complexes.

L’idée de l’invention est venue des toiles d’araignées et des coléoptères.

« Une toile d'araignée est une merveille d'ingénierie », a déclaré Tam, titulaire d'une chaire de recherche universitaire dans le domaine des colloïdes fonctionnels et des nanomatériaux durables. « L’eau est captée efficacement par le Web. L’araignée n’a pas besoin d’aller à la rivière pour boire, car elle retient l’humidité de l’air.

En utilisant un processus similaire, les coléoptères du désert du Namib produisent « de l’eau à partir de l’air en se penchant face au vent pour capturer les gouttelettes d’eau du brouillard avec leur gilet pare-balles texturé. Cela permet à l’humidité de s’accumuler et de s’égoutter dans leur bouche.

Pour inventer leur nouveau dispositif, les chercheurs ont utilisé un procédé appelé ingénierie de surface biomimétique. Ils ont essentiellement recréé la structure de surface unique du coléoptère en utilisant une émulsion de cire stabilisée à la cellulose pour construire des surfaces qui attirent les plus petites gouttelettes d'eau tout en libérant rapidement et efficacement les plus grosses.

Mieux encore, l’invention utilise des matériaux à émissions nettes de carbone (matériaux naturels et végétaux) pour garantir la durabilité de la technologie résultante. Ces outils capturent et repoussent presque comme par magie les gouttelettes d’eau en exploitant la puissance de la science des interfaces et de la nanotechnologie.

Utilisant un minimum d'énergie, l'invention du chercheur capte l'eau de l'air et la déshumidifie efficacement. La solution étant peu coûteuse, économe en énergie et respectueuse de l’environnement, les chercheurs envisagent désormais de développer leur procédé.

Ce n’est pas la première fois que de l’eau est produite à partir de l’air.

Le 22 avril, Interesting Engineering a fait état d'une société appelée SOURCE Global qui produisait des panneaux hydrauliques utilisant l'énergie solaire pour fournir de l'eau potable à partir de l'air.

Le réservoir d'eau embarqué de l'entreprise pourrait même être facilement placé directement dans le robinet d'un bâtiment et la solution traiterait l'eau pour garantir un goût amélioré.

« Les filles et les femmes passent en moyenne 200 millions d'heures par jour à chercher de l'eau. C'était la principale motivation de notre entreprise : les femmes ne devraient plus avoir à transporter de l'eau. Cela a inspiré Cody Friesen [le fondateur] à chercher un moyen de puiser de l'eau. cette ressource illimitée, qu'est la vapeur d'eau dans l'air, et la mettre entre les mains des personnes qui en ont besoin", a déclaré Thomas Borns, directeur des ventes directes aux États-Unis chez SOURCE Global, à IE dans une interview vidéo à l'époque.

Se pourrait-il que l’air ambiant contienne tout ce dont nous avons besoin pour survivre ? Ces inventions montrent clairement qu’avec un peu d’ingéniosité, la vapeur d’eau peut faire beaucoup de chemin !

L'étude est publiée dans Nature Water.

Résumé de l'étude :

La pénurie d’eau douce devient un problème mondial en raison de l’évolution des conditions climatiques, qui a stimulé le développement de technologies de collecte de l’eau par tous les temps. Les progrès récents dans la régulation des propriétés de surface afin d'adapter les comportements de capture/libération de l'eau ont attiré une attention croissante pour les applications de récupération de l'eau telles que la récupération du brouillard/rosée, la récupération de l'humidité et l'évaporation solaire. Cette revue fournit un aperçu de la conception des surfaces et de la manipulation des composants actifs pour ajuster le comportement des gouttelettes d'eau dans différents systèmes de collecte d'eau. En nous inspirant de la nature, nous présentons une étude critique de la mouillabilité de la surface, des structures et des compositions utilisées par divers insectes et plantes pour gérer leurs besoins en eau. Nous résumons les derniers progrès dans le développement des propriétés de surface souhaitées et des stratégies pour faire progresser les processus clés de la collecte de l'eau tels que la nucléation, la croissance et l'élimination des gouttelettes, la sorption-désorption de vapeur et l'évaporation. Les défis et les opportunités pour développer davantage un système de collecte d'eau durable, englobant à la fois la recherche fondamentale et la mise en œuvre pratique, sont mis en évidence.