fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l'Institut de technologie de Harbin (Shenzhen) (Harbin Institute of Technology (Shenzhen)) a publié ses derniers résultats dans la revue « Biochar », développant un évaporateur solaire hybride utilisant du biochar de tige de sorgho incorporé dans un hydrogel polyampholyte, permettant une conversion efficace de la vapeur solaire tout en optimisant le transport de l'eau et en réduisant les pertes thermiques.
La pénurie d'eau douce est l'un des principaux défis du développement durable, et les technologies traditionnelles de dessalement nécessitent généralement une consommation énergétique élevée et des infrastructures coûteuses. La technologie d'évaporation par interface solaire suscite l'intérêt car elle utilise directement l'énergie solaire propre pour le traitement de l'eau, mais les matériaux doivent simultanément assurer l'absorption de la lumière, la gestion thermique et le transport de l'eau. Les chercheurs ont préparé du biochar à partir de tiges de sorgho par pyrolyse, lavage acide, broyage à billes et tamisage, puis l'ont intégré dans un réseau d'hydrogel pour former un hydrogel hybride souple et poreux. Ce matériau présente un taux d'absorption lumineuse supérieur à 95 % dans une large gamme du spectre solaire, et le biochar dépasse 98 % d'absorption dans le spectre visible.
Sous un éclairage solaire équivalent à un soleil, la température de surface de l'hydrogel hybride atteint 41,1 °C, tandis que la température de l'eau en dessous ne monte qu'à 29,3 °C, indiquant que la chaleur est concentrée à la surface d'évaporation, réduisant les pertes thermiques vers l'eau environnante. Le taux d'évaporation de ce matériau atteint 3,57 kg m⁻² h⁻¹, soit environ 1,87 fois celui de l'hydrogel sans biochar. L'étude a également révélé que les groupes hydroxyle, amino, carboxyle et carbonyle à la surface du biochar interagissent avec les molécules d'eau et le réseau d'hydrogel, modifiant la structure des liaisons hydrogène des molécules d'eau, augmentant la proportion d'« eau intermédiaire » nécessitant moins d'énergie pour l'évaporation, réduisant ainsi l'enthalpie d'évaporation équivalente à 877,79 J g⁻¹. En milieu salin, la teneur en eau saturée de l'hydrogel hybride atteint 520 %, contribuant à maintenir l'apport en eau nécessaire à une évaporation continue.
Le Dr Wenzong Liu, auteur correspondant, a déclaré que le biochar n'est pas seulement un absorbeur solaire, mais qu'il régule également la structure poreuse de l'hydrogel et l'état des molécules d'eau, cette double voie étant la clé de l'amélioration significative des performances d'évaporation. Cette étude démontre le potentiel d'utilisation de matériaux dérivés de la biomasse à faible coût pour concevoir la prochaine génération d'évaporateurs solaires. En combinant l'amélioration photothermique, le contrôle des pertes thermiques, le transport de l'eau et l'activation des molécules d'eau, cette technologie pourrait à l'avenir être appliquée dans le dessalement et la purification de l'eau, en particulier dans les environnements salins ou à ressources limitées.
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