Ce gel peut extraire l’eau de l’air, même au milieu du désert

À l’ère du réchauffement climatique, les nombreuses zones arides que compte déjà la planète n’en deviennent que plus désertiques. La pression liée à l’approvisionnement en eau, qui est déjà traditionnellement compliquée en temps normal, a donc tendance à devenir de plus en plus importante au fil du temps, avec tout ce que cela implique pour les populations locales. Il y a donc urgence à développer de nouvelles méthodes, et c’est ce que des chercheurs ont tenté de faire avec un gel capable d’extraire de l’eau à partir de l’air, même quand le taux d’humidité est extrêmement bas.

Ces travaux repérés par Interesting Engineering ont été menés par un groupe de chercheurs de l‘Université du Texas. À l’origine, ils cherchaient à développer un matériau capable de rester toujours humide. Pour cela, ils ont développé un substrat qui peut absorber l’humidité de l’air environnant pendant la nuit; ainsi rechargé, il peut rester humide pendant beaucoup plus longtemps. L’objectif : cultiver des plantes sans devoir les arroser manuellement. Une approche qui réduit considérablement les besoins en ressources externes, la charge de travail et la complexité logistique.

Le concept a rudement bien fonctionné; lors d’une expérience d’un mois, les chercheurs ont réussi à faire pousser des radis pendant 14 jours en les arrosant seulement une seule fois au début du protocole. En parallèle, dans un substrat de terre et de sable, la même culture est morte après deux jours seulement en moyenne.

Mais ces expériences ont toutes été réalisées dans des conditions d’humidité au moins moyennes, voire même importantes. Une limitation qui a frustré les chercheurs; ils ont donc cherché à adapter leur concept aux environnements les plus impitoyables de la planète.

6 litres d’eau par jour et par kilo au beau milieu du désert

C’est ainsi qu’ils ont réussi à développer ce gel haute performance. Ils se sont basés sur deux ingrédients principaux. Le premier est la cellulose, le constituant principal de la paroi des végétaux. Les chercheurs en ont modifié la structure de façon à ce qu’elle devienne hydrophobe lorsqu’elle est chauffée ; cela signifie qu’elle “repousse” l’eau, et qu’on peut donc l’extraire du gel facilement.

Le 2e élément important est la gomme de konjac. C’est un épaississant plus connu sous le nom d’E425 qui souvent utilisé dans l’agroalimentaire. Sa structure poreuse accélère considérablement la capture de l’eau grâce au phénomène de capillarité.

Il en résulte un gel poreux, et capable de capturer jusqu’à 13 fois sa propre masse en eau dans une atmosphère à 30% d’humidité. À titre de comparaison, en France, l’humidité relative moyenne tourne généralement autour des 75%.

Encore mieux : il peut même le faire dans des zones extrêmement sèches. A 15% d’humidité relative – soit environ la moyenne du désert du Sahara ! -, il est encore capable d’extraire jusqu’à 6 fois sa masse en eau de l’atmosphère. Et tout ça de façon entièrement passive, sans pompe ou condensateur.

Une fois saturé, il suffit de chauffer le gel. La cellulose thermoréactive devient donc hydrophobe; cela a pour effet de purger le gel de son liquide, et il peut être réutilisé sur plusieurs cycles successifs. Ce dernier peut alors être consommé immédiatement. Un avantage évident dans des zones où l’accès à l’eau est difficile, voire critique.

Efficace, peu cher, et facile à produire

“Ces travaux abordent des solutions pratiques que des gens peuvent utiliser pour obtenir de l’eau dans les endroits les plus chauds et secs de la Terre”, explique Guiha Yu, l’un des auteurs de l’étude, dans un communiqué. “Cela pourrait permettre à des millions de personnes sans accès stable à l’eau potable d’avoir une méthode simple pour générer de l’eau à la maison”, affirme-t-il.

C’est aussi une approche intéressante grâce à sa polyvalence. Les chercheurs expliquent qu’il est possible de mouler un film de gel de n’importe quelle forme pour s’adapter à tous les cas de figure. De plus, il est aussi très économique. En effet, ses principaux composants sont extrêmement abondants. La gomme et la cellulose thermoréactive sont donc très simples et très économiques à produire. C’est aussi le cas pour le reste des composants minoritaires. Le coût total est ainsi estimé à moins de 2 € par kilogramme.

Des limites évidentes, mais tout de même un potentiel commercial

Il reste cependant une limite, et pas des moindres. Pour prendre correctement, le gel doit être plus ou moins lyophilisé à très basse température. Cela suppose d’avoir accès à des équipements qui ne sont certes pas à la pointe de la technologie, mais qui nécessitent tout de même un certain niveau d’infrastructure. Une limite qui réduit malheureusement son intérêt pour les populations qui en auraient le plus besoin.

Mais cela ne signifie pas que ce gel n’a aucun intérêt, loin de là. Les méthodes existantes d’extraction d’eau à partir de l’air sont exceptionnellement énergivores, bien trop pour être rentables à grande échelle. Cette méthode passive et pratique permet donc de combler un certain vide technologique; elle pourrait être une ressource intéressante lors d’expéditions dans le désert.

Le concept intéresse notamment la DARPA, la division de la défense américaine qui s’occupe de développer de nouveaux systèmes pour les militaires. L’agence estime que cette technologie pourrait éviter à des soldats en opération dans un environnement désertique d’emporter de grosses réserves d’eau dans leur paquetage. Mais cette technologie pourrait aussi être utile au citoyen lambda dans de nombreux cas de figure. Selon les chercheurs, il n’est donc pas exclu de voir des produits de ce genre débarquer dans les rayons des magasins grand public d’ici quelques années.

Le texte de l’étude est disponible ici.

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