Monde de la physique : nettoyer l’eau du brouillard

Les brumes remontent souvent les pentes des Andes depuis la côte pacifique du Pérou. Afin d’obtenir de l’eau potable à partir de ces panaches, on utilise des collecteurs dits de brouillard – une technique qui se répand également dans les régions sèches du monde – par exemple en Amérique du Sud, à Oman ou au Maroc. Les attrape-brouillard sont des filets constitués de fins fils de plastique qui collectent jusqu’à plusieurs centaines de litres d’eau en une journée. Un groupe de recherche a maintenant développé un revêtement supplémentaire. Comme elle le rapporte dans la revue “Nature Sustainability”, l’eau obtenue peut être nettoyée directement.

Surtout à proximité des villes, la pollution de l’air est si élevée que de nombreux polluants organiques s’accumulent dans l’air même dans le brouillard. Si l’eau potable est obtenue à partir du brouillard, ces polluants se retrouvent également dans l’eau collectée. Pour remédier à la situation, Thomas Schutzius et ses collègues de l’ETH Zurich ont développé un revêtement pour les filets, de quelques nanomètres d’épaisseur à peine, à base de minuscules particules de dioxyde de titane et de plastique polydiméthylsiloxane.

Un revêtement qui décompose les polluants

Les revêtements fonctionnent de deux manières : Le revêtement en plastique permet au brouillard de se condenser rapidement sur les filets et de s’écouler dans un récipient de collecte avant que le vent ne chasse les gouttelettes d’eau. Les particules de dioxyde de titane, à leur tour, décomposent la plupart des polluants.

Étant donné que cette dernière réaction fonctionne mieux lorsque la lumière ultraviolette – une partie du rayonnement solaire – brille en même temps, Schutzius et son équipe ont effectué deux tests. Dans l’une, ils ont irradié les fils enduits en laboratoire avec de la lumière UV artificielle, dans une autre expérience sur le terrain, ils ont utilisé la lumière naturelle du soleil. Dans les deux expériences, ils ont créé un brouillard artificiel en évaporant de l’eau qu’ils avaient auparavant contaminée par des substances organiques telles que le diesel ou le bisphénol A chimique.

Comme le rapportent les scientifiques, une grande partie des polluants pourrait être décomposée à chaque fois, jusqu’à 90 % par temps ensoleillé. Et même lorsqu’il faisait si nuageux qu’il n’y avait plus de rayonnement ultraviolet, la valeur était encore impressionnante de 85 %. Les chercheurs ont blâmé un effet spécial du dioxyde de titane pour cela, qu’ils appellent la mémoire photocatalytique. Ils entendent par là que le dioxyde de titane est également efficace sans lumière UV et peut ensuite être réactivé. Pour ce faire, il devait être exposé aux rayons UV du soleil pendant au moins une demi-heure chaque jour sur les fils. Ainsi, il peut être réutilisé pour un autre jour et peut à nouveau décomposer les polluants.

“Notre système non seulement collecte l’eau du brouillard, mais la purifie même”, résume Ritwick Ghosh de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères à Mayence, qui a participé aux travaux. Les chercheurs veulent étudier de plus près comment le revêtement décompose les polluants même sans exposition à la lumière ultraviolette, afin qu’ils puissent ensuite utiliser les revêtements de nettoyage dans les collecteurs de brouillard. Selon Schutzius, le nouveau revêtement pourrait également être utilisé dans les tours de refroidissement des centrales électriques, qui libèrent de grandes quantités de vapeur d’eau.