Le lauréat du prix Nobel construit un dispositif solaire qui extrait 1 000 litres d'eau potable par jour de l'air du désert

Une technologie innovante utilise des matériaux MOF et l’énergie solaire pour extraire l’eau de l’air du désert et répondre à la crise de l’eau.

La crise de l’eau n’est plus une menace lointaine reléguée aux rapports des organisations internationales. C’est une réalité concrète qui touche déjà des milliards de personnes et qui, selon de nombreux scientifiques, risque de devenir l’une des grandes urgences mondiales des prochaines décennies. Sur une planète où les températures augmentent et les sécheresses s'intensifient, la recherche scientifique tente de changer de perspective : au lieu de chercher de l'eau de plus en plus loin, on apprend à la produire directement à partir de l'air que l'on respire.

L’une des innovations les plus surprenantes vient d’une technologie capable d’extraire l’eau de l’air du désert grâce à l’énergie solaire et à des matériaux ultra-poreux. Un système qui, dans les versions les plus avancées, pourrait produire jusqu'à 1 000 litres d'eau par jour, ouvrant ainsi des scénarios totalement nouveaux pour les régions les plus sèches de la planète.

Comment fonctionne la technologie qui capte l’eau de l’air du désert

Pour comprendre cette innovation, il faut partir d'un détail que l'on oublie souvent : même dans les endroits les plus secs de la Terre, l'air contient toujours une certaine quantité de vapeur d'eau. La difficulté est de pouvoir la capter et la transformer en eau liquide.

C’est là qu’interviennent les Metal-Organic Frameworks (MOF), des matériaux avancés conçus pour piéger les molécules comme de véritables éponges microscopiques. Leur structure est constituée d’un réseau tridimensionnel de minuscules cavités, si denses qu’elles créent une immense surface interne. Un seul gramme de MOF peut fournir une surface équivalente à plusieurs terrains de football.

Cette fonctionnalité rend les MOF incroyablement efficaces pour retenir l’humidité dans l’atmosphère, même lorsque les niveaux d’humidité sont très faibles. En fait, certains prototypes fonctionnent même avec une humidité d’environ 20 %, voire moins, conditions typiques des régions désertiques.

Le processus est étonnamment simple. Pendant les heures les plus fraîches, le matériau absorbe la vapeur d'eau de l'air. Lorsque le soleil chauffe l’appareil, la chaleur provoque la libération de l’eau emprisonnée dans les pores du matériau. La vapeur libérée est ensuite refroidie et condensée, se transformant en eau liquide prête à être collectée.

Cette technologie appartient à la famille des systèmes de récupération de l'eau atmosphérique, des solutions conçues pour récupérer l'eau directement de l'atmosphère sans recourir aux rivières, aux aquifères ou aux infrastructures hydrauliques traditionnelles.

Énergie solaire et eau potable même dans les endroits les plus isolés

L’un des éléments les plus fascinants de cette technologie concerne la manière dont elle est alimentée. De nombreux générateurs d’eau atmosphérique existants fonctionnent grâce à des systèmes de refroidissement qui consomment de grandes quantités d’électricité. Le dispositif basé sur MOF utilise cependant l’énergie solaire pour activer le cycle de libération d’eau. Cela signifie qu’il peut également fonctionner entièrement hors réseau, sans nécessiter d’infrastructure énergétique.

En pratique, un système de ce type pourrait être installé dans des villages désertiques, des communautés rurales ou des zones isolées où l'accès à l'eau potable représente encore l'une des principales difficultés quotidiennes. La combinaison des énergies renouvelables et de la récupération de l’eau de l’air rend cette solution particulièrement intéressante pour faire face à la crise mondiale croissante de l’eau.

Avant d’imaginer des applications à grande échelle, la technologie a été testée dans des environnements extrêmes. Certaines expériences ont été menées dans la Vallée de la Mort aux États-Unis, l'un des endroits les plus secs et les plus chauds d'Amérique du Nord.

Les premiers appareils développés en laboratoire étaient relativement petits et produisaient des quantités d’eau limitées. Certains systèmes expérimentaux ont réussi à générer environ 285 grammes d'eau par jour, tandis que des configurations plus avancées ont atteint environ 2,8 litres par kilogramme de matériau MOF utilisé.

Des chiffres qui peuvent paraître modestes, mais qui ont démontré un principe fondamental : l'eau peut réellement être extraite de l'air même dans les déserts.

La recherche ne s'est pas arrêtée aux prototypes de laboratoire. Des projets plus récents portent sur des appareils beaucoup plus grands, conçus pour desservir des communautés entières. Certaines versions expérimentales, de la taille d’un conteneur maritime, pourraient produire jusqu’à 1 000 litres d’eau par jour. Une quantité suffisante pour garantir l’approvisionnement en eau de petits villages ou de structures isolées en zone désertique.

L'objectif est de développer des systèmes modulaires faciles à installer et fonctionnant de manière autonome en utilisant uniquement l'énergie du soleil. Le véritable défi concerne désormais la production industrielle des matériaux MOF et la réduction des coûts, étapes fondamentales pour rendre cette technologie accessible à grande échelle.

La recherche derrière les matériaux qui « captent » l’eau

Parmi les protagonistes de cette innovation figure le chimiste Omar Yaghi, professeur à l'Université de Californie à Berkeley et l'un des pionniers de la chimie dite réticulaire, discipline qui lui a valu une reconnaissance scientifique internationale et le prix Nobel de chimie pour ses études sur les structures moléculaires réticulaires.

Ses recherches portent depuis des années sur la conception de matériaux capables de capter des molécules spécifiques de l'air, comme l'eau ou le dioxyde de carbone. L'idée d'appliquer les MOF à la production d'eau potable est également née d'une expérience personnelle : durant son enfance en Jordanie, Yaghi a vécu dans un contexte où l'eau était une ressource rare et précieuse.

Pour sortir cette technologie des laboratoires et vers des applications réelles, une startup appelée Atoco a également été créée, qui travaille sur la production industrielle de MOF et sur le développement de systèmes de collecte d'eau atmosphérique.

Une réponse possible à la crise mondiale de l’eau

Aujourd’hui, plus de deux milliards de personnes dans le monde vivent dans des régions où l’accès à l’eau potable est limité ou incertain. Le changement climatique, avec des sécheresses de plus en plus fréquentes et intenses, risque d’aggraver encore cette situation. Des technologies telles que celle basée sur les MOF montrent comment la recherche scientifique peut ouvrir des voies complètement nouvelles. Au lieu de transporter l’eau sur des centaines de kilomètres ou de construire d’immenses infrastructures, il devient possible de produire de l’eau directement là où elle est nécessaire.

L’idée de transformer l’humidité de l’air en eau potable peut ressembler presque à de la science-fiction. Pourtant, grâce aux progrès de la science des matériaux et des énergies renouvelables, cette perspective prend lentement forme. Si la technologie parvient à surmonter les défis liés aux coûts et à la production à grande échelle, nous assisterons peut-être un jour à une véritable petite révolution : des villages désertiques capables de produire leur propre eau simplement à partir du soleil et de l’air.

Source : ACS