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Les lasers sont un moyen efficace de résoudre la crise mondiale de l’eau


Puissance pure

Posté sur 15 juillet 2020 |
auteur Contributeur invité

15 juillet 2020 de


Publié à l’origine sur Université de Rochester.

La purification de l’eau à base solaire est beaucoup plus efficace pour réduire les polluants que la simple ébullition de l’eau. Il existe différentes méthodes de purification au soleil, mais aucune n’a été aussi efficace qu’une nouvelle méthode développée au laboratoire du professeur d’optique de l’Université de Rochester Chunley Guo, qui utilise des plaques d’aluminium coulées par découpe laser.

En coupant du métal avec des éclats laser ultra-controversés, les chercheurs de Rochester démontrent un moyen de purifier l’eau sans gaspiller d’énergie.

Au milieu d’une pandémie de coronavirus, les habitants des pays développés disposent de suffisamment d’eau potable pour se laver les mains aussi souvent que nécessaire pour se protéger du virus. Pourtant, près d’un tiers de la population mondiale n’est pas sûre d’avoir de l’eau potable.

Université de Rochester les chercheurs ont maintenant trouvé un moyen de résoudre ce problème en utilisant la lumière du soleil – une ressource accessible à tous – pour évaporer et purifier l’eau contaminée avec une efficacité de plus de 100%.

Comment est-ce possible?

Dans le travail en Durabilité de la nature, chercheurs en laboratoire Chunlei Guo, professeur d’optique, démontre comment la fissure d’un laser femtoseconde fait vibrer la surface d’une feuille d’aluminium normale en un matériau brillant (plus attrayant pour l’eau) qui absorbe super l’énergie.

Lorsqu’elle est placée dans l’eau à un angle face au soleil, la surface:

  • Il tire une fine pellicule d’eau vers la surface métallique
  • Il conserve près de 100% de l’énergie qu’il absorbe du soleil pour chauffer rapidement l’eau
  • Dans le même temps, il modifie les liaisons intermoléculaires de l’eau, augmentant considérablement l’efficacité du processus d’évaporation.

L’utilisation de la lumière du soleil pour cuisiner est reconnue depuis longtemps comme un moyen d’éliminer les agents pathogènes microbiens et de réduire la mortalité due aux infections diarrhéiques. Mais l’eau bouillante n’élimine pas les métaux lourds et autres contaminants.

Des expériences en laboratoire montrent que leur nouvelle méthode réduit la présence de tous les contaminants courants, tels que les détergents, les colorants, l’urine, les métaux lourds et la glycérine, à des niveaux de consommation sûrs.

Purification solaire de l’eau: trouver une méthode efficace

La purification de l’eau à base solaire peut réduire considérablement les impuretés, car presque toutes les impuretés sont laissées derrière lorsque l’eau qui s’évapore devient gazeuse puis se condense et s’accumule.

La méthode la plus courante d’évaporation de l’eau par le soleil est chauffage, dans lequel une grande quantité d’eau est chauffée, mais seule la couche supérieure peut s’évaporer. Cela est évidemment inefficace, dit Guo, car seule une petite partie de l’énergie est utilisée pour le chauffage.

Une approche plus invitée et plus efficace chauffage interfacial, placez des matériaux multicouches flottants qui absorbent et humidifient au-dessus de l’eau, de sorte que seule l’eau près de la surface doit être chauffée. Mais tous les matériaux disponibles doivent flotter horizontalement au-dessus de l’eau et ne peuvent pas faire face directement au soleil. De plus, les matériaux de purification disponibles sont rapidement obstrués par les impuretés restantes après évaporation, ce qui nécessite des changements de matériaux fréquents.

La carte développée par le laboratoire Guo évite ces inefficacités en tirant une fine couche d’eau du réservoir et directement sur la surface de l’absorbeur solaire pour le chauffage et l’évaporation. « De plus, comme nous utilisons une surface ouverte, elle est très facile à nettoyer avec un simple spray », explique Guo.

« Le plus grand avantage », ajoute-t-il, « est que l’angle des panneaux peut être ajusté en continu pour faire face directement au soleil lorsqu’il se lève, puis se déplacer dans le ciel avant le réglage », maximisant l’absorption d’énergie.

« Il n’y avait rien de comparable à ce que nous pouvions faire ici », a déclaré Guo.

Le dernier d’une série d’applications

Guo, qui est également associé à des programmes universitaires en physique et en science des matériaux, envisage depuis longtemps une gamme d’applications humanitaires pour une méthode de purification efficace basée sur le soleil. « Il s’agit d’un moyen simple, durable et peu coûteux de faire face à la crise mondiale de l’eau, en particulier dans les pays en développement », a-t-il déclaré, notant qu’il pourrait aider à remédier aux pénuries d’eau dans les zones touchées par la sécheresse et être utile dans les projets de dessalement de l’eau. il ajoute.

Le projet est soutenu par la Fondation Bill et Melinda Gates, la National Science Foundation et le U.S.Army Research Office.

Image mise en évidence avec la permission Université de Rochester, façon Youtube

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