Depuis le début de l’année hydrologique, le 1er octobre 2022, l’Espagne a reçu 28% de pluie en moins que prévu jusqu’à la mi-mai 2023, selon l’AEMET. La la sécheresse a asséché les réservoirs, qui sont à 47,4% de leur capacité totale, il a épuisé les cultures et a entraîné des restrictions sur la consommation d’eau dans des communautés comme la Catalogne et des régions comme l’Axarquía à Malaga. Face à cela, le Gouvernement a mis en place une série de mesures, dont la construction d’usines de dessalement avec des panneaux solaires flottants pour offrir une eau moins chère.
Le coût du dessalement de l’eau de mer est de près de 1,50 euros le mètre cube, en grande partie à cause de la forte consommation énergétique de ces plantes indispensables pour lutter contre la sécheresse. Pour obtenir de l’eau dessalée, qui est également utilisée pour irriguer les champs (avec un prix final plus bas pour les irrigants grâce aux subventions étatiques et communautaires), il est généralement nécessaire de la filtrer ou de l’évaporer pour séparer les éléments indésirables tels que le sodium, le chlorure, les composés organiques matière et autres composants. Cependant, il y a ceux qui cherchent de nouveaux systèmes et technologies pour rendre le processus moins cher et plus efficace.
C’est le cas d’un groupe de chercheurs du Beckman Institute for Advanced Science and Technology, appartenant à l’Université de l’Illinois (USA). Dans une étude publiée par le magazine spécialisé ACS Energy Letters, les scientifiques démontrent la faisabilité scientifique et économique d’un système qui utilise l’électrodialyse pour séparer le sel et d’autres particules inutiles de l’eau. Jusqu’à présent, ils l’ont appliqué avec succès aux eaux usées, mais ils travaillent à l’adaptation de la méthode au traitement de l’eau de mer, qui permettrait d’économiser de l’argent et de consommer 90 % d’énergie en moins.
pas cher et utile
Le processus d’extraction du sel de l’eau est beaucoup plus complexe qu’il n’y paraît, notamment en raison de les impuretés et les matières organiques présentes dans la mer, dont l’élimination peut faire exploser les coûts. Il existe différentes méthodes qui progressent, comme l’osmose inverse, mais elles ne répondent toujours pas à l’objectif d’être efficaces sans consommer de grandes quantités d’énergie.
« Besoin un moyen de purifier l’eau potable qui utilise peu d’énergie, est bon marché et utile pour les communautés qui en ont le plus besoin », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse Xiao Su, chef de l’équipe de recherche de l’Institut Beckman. « Je vois notre solution comme une plate-forme pour faire face à la fois aux crises de l’énergie et de l’eau. »
Nayeong Kim, l’un des auteurs de l’étude, travaillant au laboratoire Beckman Institute Omicrono
Pour cette raison, les scientifiques ont opté pour l’électrodialyse pour produire de l’eau propre et potable, mais en réduisant drastiquement leur consommation d’énergie. Cette méthode sépare les molécules d’eau en deux composants : un proton chargé positivement et un hydroxyde chargé négativement. « Comme les composants de base du sel ont leurs propres charges, la séparation de l’eau force le mouvement du minéral dans une certaine direction, comme un morceau de métal vers un aimant », notent les chercheurs.
Normalement, pour mener à bien ce processus, l’électrodialyse utilise membranes échangeuses d’ions, qui ne peuvent être traversés que par des ions, c’est-à-dire des atomes de charge électrique positive ou négative. Ces membranes sont l’un des composants les moins rentables du dessalement, car elles nécessitent un entretien et un remplacement constants.
[Desaladoras con placas solares en Andalucía: fin a la sequía y tanta energía como 3 centrales nucleares]
Pour éviter à la fois le coût énergétique élevé et les membranes échangeuses d’ions, l’équipe de chercheurs a modifié la méthode traditionnelle en utilisant un phénomène chimique appelé « réaction redox »basé sur l’ajout d’un matériau spécial à base de polymère aux eaux usées avant de les filtrer et de les purifier.
Ainsi, ils ont réussi à changer la charge de toutes les molécules d’eau à la fois, « obtenir le même degré de séparation du sel avec 90 % d’énergie en moins que la division traditionnelle de l’eau ». Outre les économies d’énergie, les économies économiques reposent sur le remplacement des membranes échangeuses d’ions conventionnelles par des membranes de nanofiltration plus résistantes et moins chères.
expériences
Pour vérifier que leur méthode fonctionnait en dehors du laboratoire, les chercheurs ont effectué différents tests dans une station d’épuration régionale. Là, ils ont démontré avec succès que ce processus peut purifier les eaux usées, ils se sont donc mis au travail sur leur prochain objectif : mener des expériences sur le terrain avec des sources d’eau salée et saumâtretels que les nappes phréatiques et les rivières. S’ils réussissent, le faire avec de l’eau de mer salée sera la dernière étape.
Les scientifiques insistent sur le fait qu’en raison de sa faible consommation d’énergie, l’électrodialyse à réaction redox peut être efficacement alimentée par des panneaux solaires. Son des performances positives dans les climats chauds, comme l’Espagnedémontrera son utilité dans les endroits les plus touchés par le changement climatique, « où un dessalement à faible coût et à faible consommation d’énergie est le plus nécessaire ».
Xiao Su, à gauche, avec les chercheurs qui ont développé la méthode Beckman Institute Omicrono
Pour l’instant, les chercheurs ont développé un tout petit appareil qui a pu purifier des échantillons d’eau de plusieurs litres. Dès le début, son objectif était de pouvoir faire évoluer la technologie pour pouvoir traiter de grandes quantités d’eau, seule façon pour que son invention soit vraiment viable. « Nous avons le bon polymère, la bonne membrane et les bonnes conditions. La science est là, donc la prochaine étape consiste à ouvrir la voie au déploiement de ces dispositifs de traitement de l’eau dans le monde réel », conclut Su.
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