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
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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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