L'approvisionnement en eau potable a toujours été considéré comme un droit humain fondamental dans de nombreuses régions, mais la situation dans de nombreuses régions du monde est très différente. Le Tiers Monde lutte pour l’eau potable. Un nouveau système d'assainissement en aluminium au laser peut aider les pays en développement à fournir de l'eau potable et à sauver des vies.
Une équipe de recherche dirigée par Subhash Singh de l'Institut d'optique de l'Université de Rochester à New York estime que l'assainissement de l'eau basé sur l'énergie solaire peut être la clé pour fournir une eau propre et durable à la population mondiale en croissance rapide. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Nature Sustainability.
L'Organisation mondiale de la santé a répertorié le rayonnement ultraviolet pour stériliser au soleil les bouteilles transparentes et stériliser à la chaleur les récipients opaques comme méthodes pour nettoyer l'eau sur une période de temps. Il existe également de nombreux systèmes sur le marché qui utilisent la lumière du soleil pour purifier l'eau. Mais ces systèmes ont des défauts évidents: des problèmes d'évolutivité. Un système qui peut désinfecter un petit groupe de personnes ou une famille peut ne pas être très utile pour désinfecter une ville ou un village entier. En plus des coûts associés au système de désinfection de l'eau, 1 personne sur 9 (environ 785 millions de personnes) ne peut pas obtenir d'eau potable. Parmi eux, 1 million de personnes meurent chaque année en raison du manque d'eau potable.
L'équipe de recherche a découvert plusieurs problèmes avec le système actuel d'assainissement de l'eau, en particulier le problème de l'évaporation d'interface solaire. Celles-ci incluent, mais ne sont pas limitées à: l'incapacité de contrôler la limite de suivi solaire de l'évaporateur d'interface, ce qui signifie que lorsque l'angle du soleil change, la concentration optique diminuera, entraînant une diminution de la capacité de désinfection. Un autre problème est l'effet de blocage qui réduit considérablement l'efficacité de l'équipement.
Étant donné que le système de stérilisation solaire actuel utilise un" bottom-up" système de chauffage, la plupart de l'énergie produite sera perdue par l'évaporation de l'eau et de l'air. Certains systèmes résolvent ce problème d'efficacité en introduisant un système de génération d'énergie solaire thermique à l'interface air / eau. Puisque cette surface flotte sur l'eau, elle ne peut pas être positionnée avec précision pour faire face à la lumière incidente, et le problème de colmatage sera exacerbé par le contact avec l'eau du noyau.
De plus, il y a un problème très important: les purificateurs solaires actuels ne peuvent qu'éliminer la pollution biologique. Il existe également un grand nombre d'autres polluants, en particulier les métaux lourds, qui n'ont pas été traités.
L'équipe a suggéré d'utiliser une surface avec une super absorption d'eau et une super absorption de la lumière pour désinfecter l'eau à l'énergie solaire. Cette surface à super absorption d'eau et super absorption de la lumière est composée d'aluminium, facile à obtenir et peu coûteuse.
Cependant, l'aluminium non traité traditionnel n'a pas les propriétés poreuses requises pour l'absorption d'eau. De plus, sa surface est réfléchissante, donc elle n'absorbe pas la lumière. Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a laser de l'aluminium avec des impulsions laser femtosecondes. La surface poreuse créée par ce traitement au laser permet à l'eau de circuler à une vitesse constante d'environ 2 millimètres par seconde sous l'influence de la gravité. Cela signifie que l'eau peut être transportée vers la surface d'absorption solaire pour la désinfection.
Par conséquent, cette surface poreuse peut être installée sur la plate-forme flottante à n'importe quel angle pour augmenter l'incidence des rayons solaires. Cela signifie également que ce panneau est connecté au système de suivi du soleil pour suivre la trajectoire du soleil&et maintenir le niveau de désinfection dans les meilleures conditions.
Les chercheurs se sont également concentrés sur la forme de cette surface poreuse et sur la façon dont elle dissipe la chaleur à travers l'eau. Ils ont constaté que la surface en forme de U peut minimiser le contact avec la surface de l'eau, ce qui en fait le modèle le plus économe en énergie actuellement. Jusqu'à présent, le taux d'évaporation que l'équipe a enregistré dépasse même l'équipement idéal dans un état de fonctionnement efficace à 100%.
L'équipe de recherche a non seulement testé de l'eau biologiquement contaminée, mais également testé de l'eau contaminée par d'autres polluants tels que les métaux, les déchets ménagers et agricoles. Leur recherche a révélé que la densité de l'eau a chuté de 4 à 5 ordres de grandeur. Répondez à la norme de l'OMS pour l'eau potable.