Un appareil électronique portable produit de l’eau potable partout
Les chercheurs du MIT ont développé une unité de dessalement portable, électrique ou solaire qui élimine les particules et les sels pour générer de l’eau potable n’importe où.
Alors que l’eau potable est considérée comme allant de soi dans les régions développées du monde, il existe encore des régions éloignées où l’obtention d’eau potable peut être un défi. Pour atténuer le problème, les chercheurs du MIT ont développé une unité de dessalement portable et légère qui élimine les particules et les sels là où ils sont nécessaires pour produire de l’eau potable.
L’unité de dessalement est contenue dans un appareil de la taille d’une valise qui nécessite moins d’énergie qu’un chargeur de téléphone portable. Il peut également être alimenté par un panneau solaire portable disponible. L’eau produite par l’unité dépasse les normes de qualité de l’Organisation mondiale de la santé, utilisant l’énergie électrique plutôt que les filtres traditionnels pour éliminer les particules de l’eau potable.
Les chercheurs envisagent de déployer l’unité dans des zones éloignées et aux ressources limitées, telles que des communautés sur de petites îles ou à bord de cargos. L’unité pourrait également être utile lors de catastrophes naturelles ou d’opérations militaires à long terme.
« C’est vraiment l’aboutissement d’un voyage de 10 ans que moi et mon groupe avons parcouru », a déclaré Jongyoon Han, auteur principal de l’étude et professeur de génie électrique, d’informatique et de génie biologique, ainsi que membre du Laboratoire de Recherche en Electronique (RLE). « Nous avons travaillé pendant des années sur la physique derrière les processus de dessalement individuels, mais mettre toutes ces avancées dans une boîte, construire un système et le démontrer dans l’océan, c’était une expérience vraiment significative et enrichissante pour moi.
Han a été assisté par le premier auteur Junghyo Yoon, chercheur scientifique en RLE ; Hyukjin J. Kwon, ancien post-doctorant ; SungKu Kang, postdoctorant à la Northeastern University ; et Eric Brack du Commandement du développement des capacités de combat de l’armée américaine (DEVCOM). La recherche a été publiée en ligne dans Sciences et technologies de l’environnement.
Technologie sans filtre
Selon Yoon, les unités de dessalement portables disponibles dans le commerce nécessitent généralement des pompes à haute pression pour pousser l’eau à travers les filtres, qui sont très difficiles à miniaturiser sans compromettre l’efficacité énergétique de l’appareil.
Les chercheurs ont plutôt déployé une technique appelée Polarisation de concentration d’ions (ICP), lancé par le groupe de Han il y a dix ans. Plutôt que de filtrer l’eau, le processus ICP applique un champ électrique aux membranes placées au-dessus et au-dessous d’un canal d’eau. Ces membranes repoussent et canalisent les particules chargées dans un deuxième flux d’eau qui est finalement évacué.
Les scientifiques ont ajouté un module d’électrodialyse au processus de dessalement pour éliminer les ions de sel que le processus ICP ne pouvait pas éliminer. « S’il est vrai que certaines particules chargées pourraient être capturées sur la membrane échangeuse d’ions, si elles sont piégées, nous inversons simplement la polarité du champ électrique et les particules chargées peuvent être facilement éliminées », a déclaré Yoon.
Les chercheurs ont utilisé l’apprentissage automatique pour optimiser la combinaison des modules ICP et d’électrodialyse pour un traitement efficace de l’eau et une consommation d’énergie minimale. Ils ont ensuite pu réduire la taille des modules ICP et d’électrodialyse pour les adapter à un appareil portable qu’un utilisateur peut activer simplement en appuyant sur un bouton. Une fois que le niveau de salinité et le nombre de particules diminuent jusqu’à des seuils spécifiques, l’appareil avertit l’utilisateur que l’eau est potable.
Les chercheurs ont également créé une application pour smartphone qui peut contrôler l’unité sans fil et rapporter des données en temps réel sur la consommation d’énergie et la salinité de l’eau.
Lors des essais sur le terrain du dispositif prototype à Carson Beach à Boston, les scientifiques ont pu produire de l’eau potable propre en 30 minutes. L’eau résultante a dépassé les directives de qualité de l’Organisation mondiale de la santé et l’unité a réduit le nombre de solides en suspension d’au moins un facteur de 10. Le dispositif prototype produit de l’eau potable à un débit de 0,3 litre par heure et ne nécessite que 20 W de puissance par litre .
Yoon espère rendre l’appareil plus convivial et améliorer son efficacité énergétique et son taux de production grâce à une startup qu’il envisage de lancer pour commercialiser la technologie.
La recherche a été financée, en partie, par le DEVCOM Soldier Center, le Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS), le Experimental AI Postdoc Fellowship Program de la Northeastern University et le Roux AI Institute.
