vendredi 9 avril 2021

SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT /LE MONDE SELON LA PHYSIQUE /WEEK14P5

 

Phys org-Science X  m’envoient une publication  de l’université de PRINCETON    , ma ville familiale  . L’Université  et les écoles ont  souffert du virus … Mon petit-fils   restait  le plus souvent  a travailler  à la maison ….Voyons ce qu’ils nous racontent 888888888888

Low-cost solar-powered water filter removes lead, other contaminantsby Princeton Universi””

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Le filtre à eau solaire à faible coût élimine le plomb et d'autres contaminants

par l'Université de Princeton

 

PHOTO /. Crédit: Xiaohui Xu, Université de Princeton

Une nouvelle invention qui utilise la lumière du soleil pour purifier l'eau pourrait aider à résoudre le problème de l'approvisionnement en eau propre hors du réseau.


 

 

L'appareil ressemble à une grande éponge qui absorbe l'eau mais laisse des contaminants - comme le plomb, l'huile et les agents pathogènes - derrière. Pour récupérer l'eau purifiée de l'éponge, il suffit de la placer au soleil. Les chercheurs ont décrit l'appareil dans un article publié cette semaine dans la revue Advanced Materials.

 

L'inspiration de l'appareil est venue du poisson-globe, une espèce qui absorbe l'eau pour gonfler son corps lorsqu'elle  se sent  menacée, puis libère de l'eau lorsque le danger passe, a déclaré le co-inventeur de l'appareil Rodney Priestley, professeur de chimie et de Pomeroy et Betty Perry Smith. Génie biologique et vice-doyen de l'innovation à Princeton.

 

«Pour moi, la chose la plus excitante à propos de ce travail est qu'il peut fonctionner complètement hors réseau d’adduction, à la fois à grande et à petite échelle», a déclaré Priestley. «Cela pourrait également fonctionner dans les pays développés sur des sites où une purification de l'eau non alimentée à faible coût  se révèke nécessaire.

 

Xiaohui Xu, boursier de recherche postdoctorale  à Princeton au département de génie chimique et biologique et co-inventeur, a aidé à développer le matériau de gel mis en œuvre  au cœur de l'appareil.

 

"La lumière du soleil est gratuite", a déclaré Xu, "et les matériaux pour fabriquer cet appareil sont peu coûteux et non toxiques, c'est donc un moyen rentable et respectueux de l'environnement  pour produire de l'eau pure."

 

Les auteurs ont noté que la technologie offre le taux de purification solaire passif de l'eau le plus élevé de toutes les technologies concurrentes.

 

Une façon d'utiliser le gel serait de le placer dans une source d'eau le soir et de le placer le lendemain au soleil pour générer l'eau potable de la journée présente , a déclaré Xu.

 

Le gel peut purifier l'eau contaminée par du pétrole et d'autres huiles, des métaux lourds tels que le plomb, de petites molécules et des agents pathogènes tels que la levure. L'équipe a montré que le gel maintient sa capacité à filtrer l'eau pendant au moins dix cycles de trempage et de décharge sans réduction détectable des performances. Les résultats suggèrent que le gel peut être utilisé à plusieurs reprises.

 

 

 

Pour faire une démonstration de l'appareil dans des conditions réelles, Xu l'a emmené au lac Carnegie sur le campus de l'Université de Princeton.

 

Xu a placé le gel dans l'eau fraîche (25 degrés Celsius ou 77 degrés Fahrenheit) du lac, qui contient des micro-organismes qui le rendent impropre à la consommation, et l'a laissé absorber l'eau du lac pendant une heure.

 

 

Un nouvel appareil qui purifie l'eau alimenté uniquement par la lumière du soleil pourrait aider à produire de l'eau potable propre à faible coût et à faible impact environnemental. Lorsqu'il est placé dans de l'eau contaminée, le gel n'absorbe que de l'eau pure, laissant des contaminants derrière. Lorsque la lumière du soleil réchauffe le gel, elle change de forme et expulse l'eau pour la collecte. Crédit: Vidéo de Xiaohui Xu, Université de Princeton

À la fin de l'heure, Xu a sorti le gel de l'eau et l'a placé sur un récipient. Au fur et à mesure que le soleil réchauffait le gel, de l'eau pure coulait dans le récipient au cours de l'heure suivante.

 

L'appareil filtre l'eau beaucoup plus rapidement que les autres  méthodes existantes  passives de purification de l'eau à énergie solaire, ont déclaré les chercheurs. La plupart des autres approches solaires utilisent la lumière du soleil pour évaporer l'eau, ce qui prend beaucoup plus de temps que l'absorption et la libération par ce nouveau gel.

 

D'autres méthodes de filtration de l'eau nécessitent de l'électricité ou une autre source d'énergie pour pomper l'eau à travers une membrane. La filtration passive par gravité, telle que celle des filtres de comptoir ménagers typiques, nécessite le remplacement régulier des filtres.

 

Au cœur du nouvel appareil se trouve un gel qui change en fonction de la température. À température ambiante, le gel peut agir comme une éponge, absorbant de l'eau. Lorsqu'il est chauffé à 33 degrés Celsius (91 degrés Fahrenheit), le gel fait l’inverse : il pousse l'eau hors de ses pores.

 

Le gel se compose d'une structure en nid d'abeille qui est très poreuse. Une inspection plus approfondie révèle que le nid d'abeilles se compose de longues chaînes de molécules répétitives, appelées poly (N-isopropylacrylamide), qui sont réticulées pour former un maillage. Dans le maillage, certaines régions contiennent des molécules qui aiment avoir de l'eau à proximité, ou qui sont hydrophiles, tandis que d'autres régions sont hydrophobes ou hydrofuges.

 

À température ambiante, les chaînes sont longues et flexibles, et l'eau peut facilement s'écouler par capillarité dans le matériau pour atteindre les régions qui aiment l'eau. Mais lorsque le soleil réchauffe le matériau, les chaînes hydrophobes s'agglutinent et forcent l'eau à sortir du gel.

 

Ce gel se trouve à l'intérieur de deux autres couches qui empêchent les contaminants d'atteindre le gel interne. La couche intermédiaire est un matériau de couleur sombre appelé polydopamine qui transforme la lumière du soleil en chaleur et empêche également les métaux lourds et les grosses  molécules organiques d'entrer. Avec le PDA en place, la lumière du soleil peut chauffer le matériau intérieur même si la température extérieure réelle n'est pas très chaude.

 

La dernière couche externe est une couche filtrante d'alginate, qui empêche les agents pathogènes et autres matériaux de pénétrer dans le gel.

 

Xu a déclaré que l'un des défis de la fabrication de l'appareil était de formuler le gel interne pour qu'il présente  les bonnes propriétés d'absorption d'eau. Au départ, le gel était cassant, elle a donc modifié la composition jusqu'à ce qu'elle soit flexible. Xu a synthétisé les matériaux et mené des études pour évaluer la capacité de l'appareil à purifier l'eau, aidé par les coauteurs Sehmus Ozden et Navid Bizmark, associés de recherche postdoctorale au Princeton Institute for the Science and Technology of Materials.

 

Sujit Datta, professeur adjoint de génie chimique et biologique, et Craig Arnold, professeur Susan Dod Brown de génie mécanique et aérospatial et directeur de l'Institut de Princeton pour la science et la technologie des matériaux, ont collaboré au développement de la technologie.

 

L'équipe explore les moyens de rendre la technologie largement disponible avec l'aide de Princeton Innovation, qui soutient les chercheurs universitaires dans la traduction des découvertes en technologies et services au profit de la société.

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Explore further

 

Purifying water with the help of wood, bacteria and the sun

More information: Xiaohui Xu et al, A Bioinspired Elastic Hydrogel for Solar‐Driven Water Purification, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202007833

Journal information: Advanced Materials

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MON COMMENTAIRE

Ce procédé n’est  pas encore jugé sur le plan économique  et la fabrication   de ce composite  de couches n’est pas encore   chiffrée ; donc seul le someil reste gratuit !.

Le lac où ces essais ont eu lieu  se trouve près de notre maison   et nous y faisons du canot a rames !

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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