Produire de l’eau potable grâce au Soleil

Présentement, il existe deux méthodes pour rendre l’eau salée en eau potable, la distillation et l’osmose, mais ces deux techniques pour le rendre accessible à grande échelle coûte très cher. Alors qu’une nouvelle méthode moins cher grâce au Soleil serait possible par la technique d’hydrogel
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Produire de l’eau potable grâce au Soleil

 

Le dessalement de l’eau de mer pourrait alimenter en eau potable plusieurs pays qui en manquent. Photo : iStock

 

Des chercheurs de l’Université du Texas ont trouvé une solution simple pour transformer l’eau de mer en eau potable. Leur technique, qui ne nécessiterait qu’un gel de polymère et du soleil, pourrait aider de nombreuses communautés sans accès à l’eau.

Un texte de Renaud Manuguerra-Gagné

L’eau potable est de plus en plus rare dans le monde. Selon les Nations unies, une personne sur neuf a présentement des difficultés à y accéder, et ce nombre passera à une sur quatre d’ici 2050.

Le dessalement de l’eau de mer est envisagé depuis longtemps comme source alternative d’eau potable, mais cette méthode a toujours coûté trop cher pour être répandue.

Des chercheurs de l’Université du Texas ont voulu régler ce problème en utilisant l’une des seules ressources gratuites en abondance sur Terre : la lumière du Soleil. Le détail de leur méthode a été publié dans la revue Nature Nanotechnology.

Un sel coûteux

Le dessalement de l’eau de mer n’est pas compliqué en soi. Il existe plusieurs méthodes pour y parvenir, mais seulement deux sont utilisées à grande échelle.

Il y a d’abord la distillation, qui consiste à faire bouillir l’eau avant d’en récolter la vapeur, ce qui permet d’obtenir de l’eau douce. Dans l’autre méthode, l’osmose inverse, un procédé à haute pression, permet le passage de l’eau à travers une membrane tout en empêchant le sel de s’y infiltrer.

Les installations requises pour dessaler l’eau de ces façons coûtent cependant très cher, tant en infrastructures qu’en énergie. Une seule centrale alimentant en eau une ville de 300 000 habitants peut coûter en moyenne 100 millions de dollars. Il faut en plus ajouter à ce montant des coûts de 4 à 5 $ par 1000 litres d’eau produits.

En appliquant ces coûts à la consommation moyenne d’eau d’un Canadien, soit 300 à 400 litres par jour, la facture finale peut rapidement s’avérer… salée.

Même si les prix baissent à mesure que la technologie devient plus courante, ce ne sont pas tous les pays qui auront accès à ces procédés ou aux installations électriques nécessaires pour les alimenter.

Chaque goutte compte

Plusieurs groupes de recherche travaillent donc sur des méthodes plus accessibles pour aider ces populations. Celle qui a été développée par l’équipe texane est étonnamment simple.

L’eau est produite à l’aide de l’énergie du Soleil et d’un hydrogel, une substance formée d’un réseau de chaînes moléculaires appelées polymères – un peu comme un filet – et qui est capable de contenir une grande quantité d’eau.

Leur hydrogel a deux propriétés. Étant composé de trous microscopiques, l’eau y pénètre facilement par capillarité, le même principe par lequel l’eau va progressivement être absorbée, en remontant, par un morceau de tissu dont on plonge l’une des extrémités dans le liquide.

Le gel est aussi capable d’accumuler et de conduire la chaleur du soleil sans la perdre. La température du gel peut être assez élevée pour produire de la vapeur d’eau, qui sera propre à la consommation une fois récupérée.

Les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient ainsi générer quotidiennement jusqu’à 25 litres d’eau par mètre carré de gel de deux centimètres d’épaisseur. Ils ont testé leur système avec plusieurs échantillons d’eau salée, dont un contenant proportionnellement autant de sel que la mer Morte, soit dix fois plus que l’océan. Ils ont obtenu de l’eau potable propre à la consommation, quelle que soit la concentration initiale de sel.

Les chercheurs veulent maintenant commercialiser leur concept pour l’amener à un niveau industriel. Une telle méthode demanderait bien peu en infrastructures et en énergie et pourrait pallier un manque d’eau dans plusieurs communautés.

Toutefois, il reste difficile d’envisager le dessalement de l’eau de mer comme source principale d’eau potable. La recherche de nouvelles méthodes pour conserver et recycler celle qu’on a déjà demeure donc essentielle.

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Le Saviez-Vous ► Savez-vous ce que vous avalez quand vous buvez la tasse?

Il y a tout un monde dans une goutte d’eau ! Alors imaginez que vous buvez une tasse d’eau de mer ! La photo de David Liittschwager en 2006, vous donne un petit aperçu qui ne semble pas très rajoutant
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Savez-vous ce que vous avalez quand vous buvez la tasse?

Il n’y a pas que de microscopiques végétaux et animaux que l’on absorbe en buvant la tasse | Phuket@photographer.net via Flickr CC License by

Daphnée Leportois

Eh non, l’eau de mer, ce n’est pas que de l’eau salée.

Qui n’a jamais bu la tasse pour cause de vague plus puissante que prévue ou d’«ami» qui a décidé de vous couler par surprise? La quinte de toux passée, afin de recracher l’eau qui s’était frayée un chemin dans vos poumons, vous êtes passé(e) à autre chose. Alors que vous auriez dû, par amour pour la science, vous demander ce que vous aviez vraiment avalé –plus ou moins de travers. Car ce n’est pas parce que cette eau est dite salée (et non douce) qu’elle contient uniquement de nombreux sels dissous.

«Il suffit de regarder une goutte d’eau de mer au microscope pour s’apercevoir que ça grouille de bestioles!» énonce la biologiste Françoise Gaill, conseillère scientifique à l’Institut CNRS Écologie et Environnement et spécialiste des milieux marins et océaniques.

Si vous voulez les admirer (et non vous contenter de les avaler en buvant la tasse), allez observer cette photo prise en 2006 par David Liittschwager, qui s’est amusé à grossir vingt-cinq fois une goutte d’eau de mer. Et, en effet, ça fourmille.

Végétation en suspension

On y retrouve des êtres unicellulaires, comme les ciliés, appelés ainsi en raison de la présence de cils vibratiles à leur surface. Mais aussi de nombreuses bactéries, «qui vivent dans l’eau naturellement» –le bactérioplancton. Celles du genre Vibrio par exemple, comme la Vibrio alginolyticus, qui a l’inconvénient de pouvoir être à l’origine d’otites post-baignade mais est, rassurez-vous, rarement pathogène pour l’être humain.

On trouvera également des cyanobactéries. Si ce terme peut faire peur à tous ceux qui lui trouvent une consonance trop proche du cyanure, dites-vous que leur nom vient du grec ancien kuanos, qui signifie «éclat bleu». Ce n’est pas pour rien que les quatre premières lettres de ces bactéries, qui tiennent donc leur dénomination de la couleur qu’elles donnent à la mer, sont aussi celle d’une des couleurs primaires: le cyan. Et qu’elles portent aussi le nom plus parlant pour les néophytes d’algues bleues –même si elles ont l’air de petits filaments marron orangé. L’oxygène que vous respirez, c’est en partie grâce à elles, puisqu’elles «jouent le rôle de pompage de carbone» et de relargage de dioxygène dans l’air par le processus de photosynthèse. Appréciez donc ce phytoplancton (ou plancton végétal) à sa juste saveur pour toutes les fois où vous l’avez ingéré par mégarde en buvant la tasse!

Photosynthèse en surface

Ce ne sont pas la seule espèce de phytoplancton à camper en suspension dans l’eau de mer. Il y a aussi les diatomées, des microalgues unicellulaires. Sous leur délicate apparence de petits rectangles tachetés jaune et brun sur la photo prise par David Liittschwager, elles jouent elles aussi un rôle photosynthétique. Et c’est pour cela qu’on les trouve majoritairement en surface, au plus près de la lumière. Comme elles ont une enveloppe en silice, à leur mort, elles coulent au fond de la mer et viennent constituer des gisements de tourbe siliceuse ou former une roche appelée diatomite.

Forcément, cette composition de l’eau varie suivant les températures:

«Quand il fait très chaud, le phytoplancton est boosté par la température et se multiplie très rapidement. Quand il fait plus froid, tout fonctionne au ralenti.»

Ainsi que la profondeur et les courants, qui viennent brasser l’ensemble:

«La densité des excréments des poissons et animaux marins est telle qu’ils tombent au fond de l’eau. Certaines bactéries peuvent aussi mourir plus facilement à la surface de l’eau quand la mer est agitée car l’air peut être toxique pour ces aquatiques», pointe Françoise Gaill.

L’écume en est donc davantage exempte qu’une eau un peu plus calme.

Larves en croissance

Au côté de ces végétaux, on trouve du zooplancton (ou plancton animal). Certains sont du plancton temporaire, comme les œufs de poisson ou le crabe au stade larvaire, qui est, alors qu’il fait moins de 5 mm et est transparent, déjà reconnaissable par ses pattes sur la photo de David Liittschwager. D’autres, comme les copépodes, sont du plancton du début à la fin de leur vie. Avec leurs airs de minuscules crevettes, ils constituent la principale source de protéines des poissons en mer.

Il suffit de regarder une goutte d’eau de mer au microscope pour s’apercevoir que ça grouille de bestioles! Françoise Gaill, conseillère scientifique à l’Institut CNRS Écologie et Environnement

On peut aussi observer des chétognathes, des petits prédateurs appelés «vers sagittaires» parce qu’ils ont une forme de flèche. Ils représentent à eux seuls près de 10% du zooplancton. Il ne faudrait pas oublier non plus les vers aquatiques qui portent le nom de polychètes et, malgré leur petite taille, sont au-dessus du plancton dans la chaîne alimentaire.

Microplastiques en profusion

Il n’y a évidemment pas que des végétaux et animaux aux dimensions microscopiques que l’on absorbe en buvant la tasse. Il y a aussi tous les rejets dit anthropiques. Ceux qui sont dus à l’être humain. Je ne parle pas ici de l’urine, qui est, faut-il le rappeler, majoritairement constituée d’eau et se dilue dans l’immensité de la mer, mais des déchets, de l’essence aux crèmes solaires. On considère en effet que les océans sont recouverts d’un film d’hydrocarbures car environ six millions de tonnes d’hydrocarbures sont introduites chaque année par l’activité humaine dans les océans. Et qu’environ 25% des composants de la crème solaire se retrouvent dans l’eau au bout de vingt minutes de baignade —mais tous n’arrivent pas dans nos poumons ni notre estomac, puisque les silicones tout comme certains filtres non solubles dans l’eau se déposent et se sédimentent au fond de l’océan.

Et il ne faudrait pas oublier dans cette tasse d’eau de mer les microplastiques. Il arrive que des microplastiques conçus comme tel –des granulés industriels qui nécessitent moins d’énergie pour être chauffés, devenir du liquide et ainsi être moulés à la forme voulue–, se retrouvent dispersés en mer et prennent alors le poétique nom de «larmes de sirène», explique le spécialiste des déchets François Galgani, chercheur à l’Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer (Ifremer). À cause du typhon Vicente, un bateau avait perdu sa cargaison en juillet 2012 non loin de Hong-Kong et 150 tonnes de microplastiques avaient ainsi envahi les plages.

http://www.slate.fr/

Le secret de la résistance du béton romain est découvert : c’est l’eau de mer

Le béton fait par les Romains est plus solide que le béton actuel, il a traversé les siècles et se tiens encore debout grâce aux cendres volcaniques et à l’eau de mer
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Le secret de la résistance du béton romain est découvert : c’est l’eau de mer

 

 

Nathalie Mayer

Journaliste

 

Nombre de structures en béton bâties dans l’antiquité par les Romains sont toujours debout aujourd’hui. Même battues par les vagues pendant plus de 2.000 ans, elles continuent de résister à l’érosion. Mieux : elles se renforcent. Comment ? 

Une équipe de chercheurs américains propose une explication.

Exposées à l’assaut des vagues et de l’eau salée, les structures de béton construites en mer par nos ancêtres romains semblent gagner en résistance et en stabilité au fil des siècles. Au grand étonnement des ingénieurs modernes d’ailleurs qui, souvent, voient leurs propres structures s’effondrer en seulement quelques décennies.

Pour résoudre le mystère, des géologues de l’université de l’Utah ont étudié les microstructures de ce matériau d’une incroyable longévité. Et, surprise, ils ont découvert que l’eau de mer qui peut filtrer au travers de ces structures est responsable de la croissance de minéraux entrelacés, eux-mêmes à l’origine d’un accroissement de la cohésion du béton.

Sur cette photo prise au microscope, on observe la matrice de ciment romain (C-A-S-H pour calcium-aluminium-silicium hydratés) formée à partir de cendres volcaniques, de chaux et d’eau de mer ainsi que les cristaux de tobermorite qui la renforcent. © Marie Jackson, université de l’Utah

Béton romain : une recette à réinventer

Le béton romain, en effet, était construit à partir de cendres volcaniques. Les composants de celles-ci sont dissous par la percolation de l’eau de mer, permettant ainsi à des minéraux comme une tobermorite ou la phillipsite de croître dans cette ambiance hautement alcaline. La forme particulière que prennent les cristaux de ces minéraux renforce la résistance du béton à la fracture.

Les chercheurs espèrent désormais retrouver la recette exacte du béton romain. Ou plutôt, une recette de substitution, car si les Romains pouvaient exploiter de nombreuses cendres volcaniques, ce n’est pas le cas dans le monde moderne. Quoi qu’il en soit, il faut un peu de temps au béton romain pour qu’il se renforce au contact de l’eau de mer. Néanmoins, il pourrait servir dans des contextes particuliers, comme le projet d’exploitation de l’énergie marémotrice à Swansea (Royaume-Uni) qui nécessiterait quelque 120 années d’exploitation pour devenir rentabl

 

http://www.futura-sciences.com

Une technique pour rendre potable l’eau de mer

Une technologie qui pourrait venir en aide à des millions de personnes qui n’ont d’eau potable. Une technique qui dessalerait l’eau de mer en eau potable … Cela sauverait beaucoup de vie
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Une technique pour rendre potable l’eau de mer

 

Photo : iStock

Des membranes d’oxyde de graphène permettent de filtrer le sel de l’eau de mer, et la rendre ainsi potable et propre à la consommation humaine, affirment des chercheurs britanniques.

Un texte d’Alain Labelle

Cette percée pourrait conduire à la mise au point d’une technologie de dessalement abordable et fournir de l’eau potable à des millions de personnes qui n’y ont pas accès.

Les membranes ont été développées au National Graphene Institute de l’Université de Manchester, au Royaume-Uni. Auparavant, les membranes d’oxyde de graphène avaient montré de bonnes capacités pour la séparation des gaz et la filtration de l’eau, entre autres pour filtrer les petites nanoparticules, les molécules organiques et même le gros sel dans l’eau. Jusque-là cependant, elles ne pouvaient pas être utilisées pour filtrer le sel de l’eau de mer, une opération qui nécessite de plus petits tamis.

Représentation d’une membrane de graphène   Photo : Université de Manchester

Le groupe de recherche britannique a développé une technologie qui permet d’éviter le gonflement des membranes lorsqu’elles sont exposées à l’eau

Ainsi, la taille des pores de ces membranes peut être contrôlée avec précision, ce qui permet de tamiser les sels communs à partir d’eau salée.

D’autres travaux menés par la même équipe avaient révélé que, lorsqu’elles sont immergées dans l’eau, les membranes d’oxyde de graphène se gonflent légèrement et laissent passer de plus petits sels, mais bloquent les plus gros.

La création de membranes évolutives avec une taille de pore uniforme jusqu’à l’échelle atomique est une percée importante qui ouvre de nouvelles possibilités pour améliorer l’efficacité des technologies de dessalement.

Pr Rahul Nair, Université de Manchester

D’ici 2025, l’ONU s’attend à ce que 14 % de la population mondiale manque d’eau potable. Cette technologie pourrait donc révolutionner la filtration de l’eau dans le monde, en particulier dans les pays qui ne peuvent pas se permettre des installations de dessalement à grande échelle.

Le détail de cette découverte est publié dans la revue Nature Nanotechnology

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Le Saviez-Vous ► Cinq procédés insolites pour épurer les eaux usées

Dans certains pays, l’eau qui malgré présente n’est pas utilisable, soit parce qu’elle est salée, ou polluée. Des recherches sont faites pour trouver des moyens d’utiliser l’eau contaminée qui ne mettrait pas en danger pour la santé humaine. Cependant, malgré ses trucs, elles ne sont pas parfaites, mais sur la bonne voie
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Cinq procédés insolites pour épurer les eaux usées

 

Lombrics, peaux de bananes ou petites graines peuvent faire des miracles en matière de purification d’eau. Il suffisait d’y penser…

Nous avons déniché cinq solutions alternatives et insolites, imaginées aux quatre coins du globe.

1. Moringa Oleifera, la plante à tout faire

Le nom du Moringa, un petit arbre très vivace originaire d’Inde, signifie « ne meurt jamais ». Ses graines, réduites en poudre, sont très efficaces dans la purification de l’eau. Cultivé dans une trentaine de pays en Asie et en Afrique subsaharienne, le Moringa est utilisé par des familles qui cultivent, vendent et utilisent ses feuilles et ses graines pour leur consommation personnelle. Il est aussi exploité, au Burundi, par une usine fournissant en eau potable une centaine de personnes par jour.

Ce procédé nécessite toutefois une réelle sensibilisation des populations à ses techniques d’utilisation: si la poudre est mal utilisée, les bactéries prolifèrent… Et inutile d’espérer le voir pousser sous nos latitudes: le Moringa n’aime que les grosses chaleurs.

2. Des lombrics pour « manger » les microbes

Ils n’ont peut être ni queue ni tête, mais ce sont les « ingénieurs du sol ». Et les vers de terre peuvent aussi se mettre au service de l’eau! Née en 1992 au Chili, l’idée d’utiliser les lombrics pour épurer les eaux usées s’est exportée en France en 1997, dans la petite commune de Combaillaux, qui sert depuis 2003 de laboratoire à la « lombristation », gérée par la société Lombritek. Déchets liquides et solides sont séparés, soumis à une fermentation bactérienne puis placés dans le lombricomposteur, où les vers les « digèrent ».

Au total: 10 millions de lombrics pour 3.000 habitants, qui produisent 45 m3 d’eau épurée par jour. Elle ne peut être consommée, mais est utilisée pour la baignade et l’irrigation. Un procédé non-polluant, qui peut purifier l’eau d’une commune jusqu’à 5.000 habitants qui ne demande qu’à être breveté pour purifier l’eau de toute commune soucieuse de l’environnement.

3. Faire cuire de l’eau de mer

Gabriele Diamanti, architecte et designer industriel italien, a inventé l’Eliodomestico, un distillateur solaire domestique. Le concept? Celui de la cafetière italienne. Il suffit de verser de l’eau de mer dans le réservoir supérieur du four, de laisser le soleil augmenter la chaleur et la pression naturelle de l’eau, qui va s’évaporer par un tube, se concentrer dans le couvercle et tomber goutte à goutte dans un réservoir. Huit heures d’exposition sont nécessaires pour produire cinq litres d’eau potable. Le procédé ne nécessite ni électricité, ni maintenance, ni pièces détachées.

Crédit photo: Gabriele Diamanti.

4. Du soleil, des citrons…

…cela pourrait suffire à sauver des vies. L’OMS (Organisation mondiale de la santé) a validé l’exposition de l’eau au soleil, dans des bouteilles en plastique posées sur de la tôle, comme méthode de décontamination. A condition qu’elles passent au moins 6 heures en plein soleil, ou 24 heures sous un ciel voilé. Une équipe de chercheurs de l’Université Johns Hopkins, dans le Maryland, a prouvé que ce temps pouvait être ramené à 30 minutes, à condition que l’eau soit additionnée de jus de citron.

D’après un rapport publié dans The American journal of tropical medicine and hygiene, l’opération réduit considérablement le taux de bactéries dans une eau polluée, la rendant potable. Le virus de la gastro-entérite pouvant encore être détecté dans l’eau après l’opération, les chercheurs poursuivent les recherches.

5. Gare à la peau de banane!

Plongée dans l’eau de boisson, elle est l’ennemi juré des métaux lourds. C’est ce qu’a prouvé un chercheur de l’Université de Sao Paulo (Brésil), Gustavo Castro, qui a publié une étude dans le journal Industrial and engineering chemistry research. Les peaux de bananes sont naturellement riches en atomes d’azote, en soufre et en acides carboxyliques. Les électrons négatifs de ces acides se lient aux électrons positifs présents sur les métaux contenus dans l’eau, qui restent donc prisonniers des peaux de bananes.

Une méthode encore plus efficace lorsque celles-ci sont hachées. Encore en étude, ce procédé permettrait de traiter des eaux chargées en métaux lourds tels que le cuivre et le plomb, mais n’agit pas sur les bactéries. Il pourrait donc répondre à des besoins industriels, ou être utilisé par les particuliers buvant une eau drainée par des tuyaux en plomb. Encore faudrait-il s’assurer, avant de les plonger dans son eau de boisson, que les bananes n’ont pas été arrosées de pesticides…

Crédits photos: Fox_kiyo/FlickR.

http://www.youphil.com

Parole d’enfant ► Recette d’eau de mer

Voilà un enfant qui a compris que l’eau de mer n’est pas tout a fait comme on l’imagine …
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Recette d’eau de mer

 

 

« Maman,pour faire de l’eau de mer, il faut :
– de l’eau,
– beaucoup de sel
– et du pétrole ! »

Tom 5 ans