Des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont mis au point un actionneur à ultrasons qui surmonte le principal obstacle de la récolte d'eau atmosphérique (AWH).

Capable d'extraire l'humidité des matériaux sorbants en quelques minutes au lieu de plusieurs heures, ce dispositif augmente l'efficacité du processus par un facteur de 45 par rapport aux systèmes utilisant la chaleur solaire.

La lenteur des systèmes AWH traditionnels

La perspective de puiser de l'eau potable directement dans l'air est devenue une réalité grâce à des matériaux «sorbants» sophistiqués. Ces éponges high-tech excellent à absorber l'humidité atmosphérique, même faible, ce qui ouvre des possibilités immenses pour les régions désertiques ou les communautés isolées.

Toutefois, la récupération de l'eau collectée demeure le talon d'Achille de ces systèmes. Historiquement, les conceptions s'appuient sur la chaleur du soleil. Le matériau sorbant, saturé pendant la nuit, doit être chauffé pendant la journée pour provoquer l'évaporation et la condensation de l'humidité en eau liquide.

Comme l'explique Svetlana Boriskina, chercheuse principale au département de génie mécanique du MIT, tout matériau efficace pour capter l'eau est par nature réticent à la relâcher.

Ce processus thermique est donc chronophage, nécessitant de «précieuses heures» pour extraire l'eau, ce qui limite sévèrement le nombre de cycles de récolte quotidiens.

Les ultrasons : le secret d'une extraction ultra-rapide

C'est en se détournant de l'approche thermique que l'équipe du MIT, menée par Boriskina et l'étudiant Ikra Iftekhar Shuvo, a imaginé une solution radicalement plus rapide : les ultrasons.

Shuvo, qui travaillait déjà sur les ondes acoustiques de haute fréquence pour des dispositifs médicaux portables, a eu le déclic d'appliquer cette technologie à la problématique de la récupération d'eau.

Le dispositif développé est un actionneur ultrasonore. Il se compose d'un anneau de céramique plat qui vibre sous tension. Lorsque le matériau sorbant est placé dessus, l'appareil émet des ondes acoustiques à des fréquences supérieures à 20 kilohertz, inaudibles par l'homme.

  

Ces vibrations, selon les chercheurs, sont précisément réglées pour cibler et rompre les faibles liaisons chimiques entre les molécules d'eau et les sites d'absorption du sorbant. «C'est comme si l'eau dansait avec les vagues», explique Shuvo. Ce mouvement ciblé libère l'eau sous forme de gouttelettes en seulement quelques minutes.

45 fois plus efficace et un potentiel d'automatisation

Les tests réalisés avec des échantillons de sorbants de la taille d'une pièce de monnaie ont confirmé le gain spectaculaire : l'appareil ultrasonore a pu sécher complètement les échantillons saturés en quelques minutes. Le calcul est sans appel : cette conception est 45 fois plus efficace pour extraire l'eau que le fait d'attendre la chaleur du soleil.

Bien que l'appareil nécessite une source d'alimentation externe, contrairement aux systèmes passifs solaires, l'équipe prévoit de le coupler à une petite cellule solaire. Cette dernière servirait à la fois à alimenter l'actionneur et à détecter lorsque le sorbant est plein.

L'automatisation du cycle «absorber-et-secouer» permettrait au système de fonctionner plusieurs fois par jour. Boriskina imagine un système pratique de taille domestique, à peu près celle d'une fenêtre, qui pourrait ainsi maximiser la quantité d'eau potable produite quotidiennement. Cette avancée, rapportée dans la revue Nature Communications, représente un pas décisif vers des solutions d'approvisionnement en eau hors réseau, fiables et à haut rendement.