Faire de l’eau à partir de l’air

Plan.

L’eau peut s’avérer source d’inondation dans certaines contrées, par contre elle peut manquer cruellement et devenir source de conflits ailleurs. Le réchauffement climatique et ses nombreuses conséquences relatives à la disponibilité des ressources en eau douce amènent de nombreux scientifiques à s’interroger sur l’avenir de notre planète. Au même moment, le taux de vapeur d’eau dissoute dans l’atmosphère augmente. Pourtant, cette humidité est récupérable sous forme de rosée et exploitable pour produire de l’eau douce utile à l’homme.

La rosée est un phénomène naturel qui survient lorsque la vapeur d’eau entre en contact d’une surface exposée à l’air libre et dont la température s’abaisse grâce au refroidissement radiatif. En effet, la nuit, la terre reçoit moins d’énergie qu’elle n’en émet par rayonnement infrarouge. Par conséquent, le sol va se refroidir de façon passive à une température plus basse que celle de l’air alentour. Tout objet au sol va pouvoir atteindre le point de rosée, température où l’humidité relative est voisine de 100%. Au sein d’une Association internationale à but non lucratif dénommée «OPUR» (Organisation Pour l’Utilisation de la Rosée), plusieurs scientifiques travaillent à la promotion, la valorisation et l’exploitation de la rosée. L’eau récupérée peut servir à l’irrigation des cultures, et peut même être rendue potable à moindre coût pour la consommation.

Tronconique.

Pour parvenir à tirer profit de l’humidité de l’air et améliorer la quantité de rosée à collecter par nuit, des expériences ont été effectuées, des modèles mathématiques et des simulations numériques sur la géométrie des condenseurs de rosée (surfaces capables de condenser l’humidité de l’air) ont été mis au point en vue d’optimiser leur rendement. Des extrapolations sur des systèmes réels complexes et de grande superficie sont réalisées. Il existe deux géométries principales, fabriquées et améliorées progressivement. Les plus simples sont des condenseurs plans, surfaces planes inclinées (environ 30°) recouvertes de matériaux plastiques (film polyéthylène spécial ou bâche agricole) ou de peinture pour favoriser le refroidissement et l’écoulement de la rosée (voir la première figure ci-dessus). Ils sont représentatifs des toits d’habitation. Les condenseurs tronconiques de la seconde figure sont faits d’un à trois cônes superposables, également recouverts de film plastique ou de peinture. Leur rendement est supérieur de 20 à 40 % aux condenseurs plans. Une variante de ces cônes, utilisables sur les toits, consiste en un motif répétitif du type origami. Ce motif permet dans certains cas d’augmenter le rendement de 400 %.

Géométrie répétitive.

Durant les nuits favorables à la récolte (nuits claires peu ventées, air suffisamment humide), entre 0,6 et 0,7 L de rosée peut être recueilli au mètre carré. Plus d’une dizaine de mètres cube de rosée peut être ainsi obtenue sur une surface de 15 000 m².

L’élaboration de modèles plus raffinés et l’étude des questions relatives à l’optimisation de forme des condenseurs grâce à l’outil mathématique peuvent, au-delà des simulations numériques, aussi aider à améliorer le rendement. Les techniques de l’OPUR constituent des solutions relativement simples, abordables et prometteuses pour rendre l’eau accessible à tous, même dans les régions à conditions géographiques défavorables.

Brève rédigée par Gabin Koto n’Gobi (Laboratoire de Physique du Rayonnement (LPR) Université d’Abomey-Calavi) et Daniel Beysens (CEA-CNRS-ESPCI).

Pour en savoir plus :

• Le site de l’association OPUR.
• I. Mylymuk, D. Beysens,  A la Poursuite des Fontaines Aériennes, livre (Book-eBook, Sofia-Antipolis, 2005) 155 p.
• B. Kounouhéwa and C. N. Awanou, Evaluation of the amount of the atmospheric humidity condensed naturally, Renewable energy 18, 223-247 (1999).
• O. Clus, Condenseur radiatif de la vapeur d’eau (rosée) comme source alternative d’eau, Thèse de Doctorat de L’université de Corse, 223 p., avril (2007).
• I. Lekouch, Production d’eau potable par condensation passive de l’humidité atmosphérique (rosée), Thèse de doctorat de l’université Pierre et Marie Curie et l’Université Ibnou Zohr D’Agadir, 211 p. (2010).

Crédits images : OPUR / / LPR-UAC / OPUR.

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