La La sécheresse persistante fait des ravages dans plusieurs régions d’Espagne. Le Cabildo de Tenerife s’est récemment joint aux situations critiques déjà connues en Catalogne et en Andalousie, qui a lancé les procédures pour déclarer une urgence hydrique. Deux petites municipalités de l’île appliquent déjà des restrictions sur l’utilisation de l’eau par leurs habitants et l’une des rares solutions au manque de précipitations consiste à intensifier l’utilisation des usines de dessalement et à recourir à leurs versions portables.
Le dessalement, avec les méthodes actuellement appliquées, C’est un processus coûteux et implique une consommation d’énergie élevée. C’est pour cette raison que les scientifiques du monde entier s’efforcent de trouver des solutions permettant de rendre l’eau potable moins chère en réduisant les dépenses énergétiques. C’est le cas des chercheurs de la Tandon School of Engineering de l’Université de New York (NYU), qui ont opté pour le dessalement redox par flux (RFD), une technique électrochimique émergente qui, en plus de convertir l’eau de mer en eau potable, permet de grandes quantités d’énergie renouvelable. l’énergie doit être stockée pour la « libérer » lorsque les prix augmentent.
Le système est décrit en détail dans un article publié dans le magazine Rapports cellulaires Sciences physiques. Dans le texte, l’équipe dirigée par André Taylor, professeur de génie chimique et biomoléculaire et directeur de DC-MUSE (département dédié à la « décarbonisation de la fabrication chimique par l’électrification durable »), affirme avoir atteint une augmentation du taux d’élimination du sel de 20% et une réduction de votre demande énergétique grâce à l’optimisation des flux de fluides.
Dessalement à flux redox
Entre le différents systèmes utilisés par les 770 usines de dessalement installées dans les villes côtières d’Espagne, la plus répandue est l’osmose inverse. Ce processus de traitement de l’eau élimine le sel et les contaminants grâce à l’utilisation de pression : les molécules d’eau passent à travers une membrane semi-perméable, chargée de filtrer tous les éléments indésirables pour obtenir de l’eau potable.
Par rapport à cette méthode et à d’autres moins courantes, comme la distillation ou l’électrodialyse, RFD offre de nombreux avantages, tels que sa capacité évolutive et flexible pour l’utilisation de sources d’énergie renouvelables.. « En intégrant de manière transparente le stockage d’énergie et le dessalement, notre vision est de créer une solution durable et efficace qui non seulement répond à la demande croissante en eau douce, mais défend également la conservation de l’environnement et l’intégration des énergies renouvelables » explique Taylor dans un communiqué de presse de la Tandon School of Engineering.
Schéma du dessalement RFD à quatre canaux de NYU Tandon Omicrono
Fondamentalement, le RFD à quatre canaux consiste en diviser l’eau de mer entrant dans le système en deux grands ruisseaux: salinisation et dessalement. À cela s’ajoutent deux canaux supplémentaires qui abritent l’électrolyte et la molécule rédox, celle responsable de l’oxydation et de la perte d’électrons. Pour séparer les deux canaux, les chercheurs utilisent une membrane échangeuse de cations (CEM) ou une membrane échangeuse d’anions (AEM).
« Cependant, en raison de son complexité structurelle et opérationnelle« , les systèmes RFD nécessitent une étude paramétrique approfondie faisant varier les espèces redox, les concentrations de sel conducteur et d’eau d’alimentation, le courant ou la tension appliqués et les débits pour déterminer les conditions optimales et limites de fonctionnement et de séparation pour un dessalement efficace », soulignent les chercheurs. Cela implique davantage de R&D. et de nouvelles propositions, comme celle qu’ils ont eux-mêmes mise sur la table.
Comme une énorme batterie
Stephen Akwei Maclean, auteur principal de l’article et doctorant en génie chimique et biomoléculaire à NYU, était chargé de la conception une nouvelle architecture d’un système RFD utilisant une technologie d’impression 3D avancée. Il a ainsi recréé un circuit interconnecté qui fait passer l’eau de mer à travers les différents canaux pour obtenir l’élément liquide prêt à la consommation humaine. « Nous pouvons contrôler le temps de séjour de l’eau de mer entrante pour produire de l’eau potable en faisant fonctionner le système en un seul passage ou par lots », explique Maclean.
Cela implique également l’opération inverse, celle dans laquelle la saumure et l’eau douce se mélangent à nouveau, ce qui permet de convertir l’électricité issue de sources renouvelables en énergie chimique. De cette manière, le système sert également de forme unique de batterie, capturant l’énergie excédentaire stockée lors de la production de panneaux solaires et d’éoliennes.
Tuyaux d’une usine de dessalement tifonimages/iStock Omicrono Omicrono
L’idée est que cette solution peut être intégré dans des usines de dessalement pour stocker ou libérer de l’énergie à la demande. De la même manière que fonctionnent de grandes installations telles que la gigantesque batterie à eau qui alimente 800 000 foyers, cette batterie à flux redox peut stocker l’énergie excédentaire pendant les périodes d’abondance et la décharger pendant les pics de demande.
Il reste encore un long chemin à parcourir pour transformer ce système en un véritable prototype et, plus encore, pour le mettre à l’échelle pour une utilisation dans une installation fonctionnelle, mais les avancées des chercheurs de NYU Tandon constituent une étape clé vers la réalisation d’un processus de dessalement plus poussé. rentable et efficace. Le système Il a un énorme potentiel dans des pays comme l’Espagneidentifiée par les experts comme l’une des régions les plus touchées par la désertification et le changement climatique, où la pénurie d’eau constitue déjà un problème urgent.