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Environnement : deux projets ambitieux en marge de la COP26.

La récupération d'eau potable grâce à l'energie solaire et la production de carburant à bilan carbone neutre font partie des solutions d'avenir. [rts.ch/epfz]
La récupération d'eau potable grâce à l'energie solaire et la production de carburant à bilan carbone neutre font partie des solutions d'avenir. [rts.ch/epfz]
En marge de la COP26, la revue Nature a publié la semaine passée deux études: la première concerne un système permettant de collecter l’eau contenue dans atmosphère, ce qui pourrait aider un milliard d’individus dans le monde. La deuxième propose de produire des carburants de synthèse en récupérant le CO2 atmosphérique. Explications:

Selon l’OMS, 2,2 milliards de personnes dans le monde n’ont pas accès à l’eau potable, 4,2 milliards n’ont pas accès à un assainissement adéquat et 3 milliards n’ont pas d’installations de base pour se laver les mains. Et encore, les chiffres devraient être revus à la hausse ces prochaines décennies, avec le réchauffement climatique.

Face à l'urgence, une équipe de chercheurs de Google, de l’OMS, de l’UNICEF et de X Moonshot Factory a dressé une cartographie des zones où les pénuries d’eau sont les plus marquées sur Terre. Ces dernières se trouvent en Afrique, entre l’Afghanistan et l’Indonésie mais également en Amérique centrale (voir ci-dessous). Dans nombre de régions, l’humidité relative est égale ou supérieure à 30%, ce qui laisse entrevoir la possibilité de récupérer l’eau présente dans l’atmosphère pour répondre aux besoins des populations.

Cartographie des régions du monde marquées par des pénuries d'eau [Nature]Cartographie des régions du monde marquées par des pénuries d'eau [Nature]

Usage de l'énergie solaire pour récupérer de l'eau potable

Les chercheurs proposent de développer un prototype de moissonneuse-batteuse basé sur le principe de condensation. Munie d’un chauffage solaire, d’un ventilateur d’air, d’un condenseur, d’un ventilateur d’air ambiant et d’un échangeur de chaleur, cette dernière permet d’absorber l’humidité contenue dans l’air ambiant et de la faire refroidir ensuite dans un échangeur. L’air ainsi refroidi est condensé en liquide, puis collecté au bas de l’appareil (voir ci-dessous).

Prototype de système de récupération d'eau potable, développé par les chercheurs de Google, de l’OMS, de l’UNICEF et de X Moonshot Factory. [X Moonshot Factory]Prototype de système de récupération d'eau potable, développé par les chercheurs de Google, de l’OMS, de l’UNICEF et de X Moonshot Factory. [X Moonshot Factory]

Un mètre carré de surface de collecte d’énergie solaire peut produire jusqu’à 5 litres d’eau par jour. Pour obtenir cette quantité, il faut cependant que certaines conditions soient remplies, notamment une humidité relative d’au moins 30 %, ainsi qu’un niveau d’ensoleillement et de température suffisant.

Selon les auteurs de l’étude, la collecte d’eau potable à grande échelle ne devrait pas avoir d’impact sur le climat, dans la mesure où elle ne toucherait qu’un faible pourcentage de l’humidité présente dans l’atmosphère. Constitué de pièces formées sous vide, le système devrait pouvoir générer de l’eau à un prix de 10 cents par litre. Le prix a été conçu pour convenir aux personnes qui ne gagnent qu’entre 2 et 8 dollars par jour.

Afin d’élargir l’éventail des utilisateurs, l’équipe a mis sa création en libre accès, le but étant de développer des techniques de fabrication moins coûteuses. Elle espère réduire le coût du dispositif à 1 cent par litre à l’avenir.

Carburants de synthèse produits à partir du CO2 contenu dans l’atmosphère.

Dans le domaine de la production énergétique, les carburants à bilan carbone neutre présentent un certain intérêt pour les transports aériens et maritimes. Une nouvelle centrale solaire conçue par l’ETH Zürich permet d’extraire le CO2 et l’eau contenus dans l’air ambiant et de séparer ces derniers pour produire du gaz de synthèse, sous forme de mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone, qui est ensuite transformé en kérosène, méthanol ou autres hydrocarbures.

Prototype de capteur solaire développé par l'ETHZ. [ETHZ]Prototype de capteur solaire développé par l'ETHZ. [ETHZ]

Ces carburants d’appoint sont prêts à être directement utilisés pour n’importe quel type de transport. L’intérêt de cette centrale est qu’elle utilise l’énergie solaire et qu’elle ne libére pas plus de C02 qu’elle n’en préleve, explique les chercheurs. L’étude a été publiée dans la revue Nature, sous l’intitulé « Drop-in Fuels from Sunlight and Air ».

« Cette centrale prouve que les combustibles hydrocarbonés neutres en carbone peuvent être fabriqués à partir de la lumière du Soleil et de l’air dans des conditions réelles » explique Aldo Steinfeld, professeur de vecteurs d’énergie renouvelable à l’ETH Zürich, dont le groupe de recherche a développé la technologie. « Le processus thermochimique utilise l’ensemble du spectre solaire et se déroule à haute température, ce qui permet des réactions rapides et un rendement élevé ».

Schéma du système de production de carburant de synthèse développé par les chercheurs de l'ETHZ [ETHZ/Remo Schäppi]Schéma du système de production de carburant de synthèse développé par les chercheurs de l'ETHZ [ETHZ/Remo Schäppi]

La mini-raffinerie solaire sur un toit de Zürich prouve que la technologie est réalisable, même dans les conditions climatiques qui prévalent sur les régions de plaine, en Suisse. Elle produit environ un décilitre de carburant par jour (un peu moins d’une demi-tasse). Steinfeld et son groupe travaillent déjà sur un test à grande échelle de leur réacteur solaire dans une tour solaire près de Madrid, réalisé dans le cadre du projet européen Sun-to-Liquid. Le prochain objectif consiste à adapter la technologie à la mise en œuvre industrielle et à la rendre économiquement compétitive.

« Une centrale solaire d’une superficie d’un kilomètre carré pourrait produire 20’000 litres de kérosène par jour » explique Philipp Furler, directeur de Synhelion. « Théoriquement, une usine de la taille de la Suisse — ou un tiers du désert californien des Mojaves — pourrait couvrir les besoins en kérosène de l’ensemble du secteur de l’aviation ».

Le projet a de l'avenir, l’aéroport international de Zürich-Kloten a manifesté son intérêt pour le procédé.

Philippe Jeanneret, avec la revue Nature

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