Partout dans le monde, des milliards de personnes n'ont toujours pas d'accès fiable à de l'eau potable. Les Nations unies estiment que 2,2 milliards de personnes ne disposent pas d'eau potable gérée en toute sécurité, tandis que des régions allant de la Californie au Moyen-Orient dépendent de plus en plus des usines de dessalement pour transformer l'eau de mer en eau douce. Donc, vous savez, aucune pression.

Le dessalement peut fournir un approvisionnement en eau crucial, mais les méthodes les plus courantes aujourd'hui comportent des inconvénients considérables. L'osmose inverse force l'eau à travers des membranes spécialisées pour éliminer le sel, tandis que la distillation thermique utilise la chaleur pour séparer l'eau douce de l'eau de mer. Les deux approches peuvent consommer d'énormes quantités d'énergie, nécessitent souvent un traitement de l'eau avant et après le processus, et génèrent un déchet salin hautement concentré connu sous le nom de saumure. Lorsque cette saumure est rejetée dans l'océan, elle peut augmenter la salinité locale et réduire les niveaux d'oxygène, créant des conditions néfastes pour les organismes marins. Bref : on obtient de l'eau potable, les poissons obtiennent un milieu de travail hostile.

Des chercheurs de l'Université de Rochester ont développé une approche différente qui pourrait aider à résoudre plusieurs de ces problèmes à la fois. Des scientifiques de l'Institut d'optique de l'URochester ont créé un système de dessalement solaire thermique conçu pour produire de l'eau douce efficacement sans générer de saumure liquide ni nécessiter d'additifs chimiques pour prétraiter l'eau entrante. La méthode est décrite dans un article publié dans Light: Science & Applications. La recherche a été dirigée par Chunlei Guo, professeur d'optique et de physique et scientifique principal au Laboratoire d'énergétique laser de l'URochester.

Au cœur de la technologie se trouvent des panneaux solaires fabriqués à partir de métal noir traité avec des lasers femtosecondes. Une femtoseconde est une unité de temps extraordinairement courte, égale à un quadrillionième de seconde. Les impulsions de ces lasers ultrarapides peuvent modifier précisément la surface d'un matériau, créant des structures microscopiques qui changent radicalement la façon dont il interagit avec la lumière et l'eau. Le traitement laser rend le métal extrêmement efficace pour absorber la lumière du soleil et lui confère également des propriétés superhydrophiles, ce qui signifie que l'eau s'étale rapidement sur la surface au lieu de former des gouttelettes.

Chaque panneau contient une région active traitée au laser qui attire une très fine couche d'eau de mer sur sa surface. Le métal sombre absorbe presque tout le rayonnement solaire entrant, chauffant l'eau et la faisant s'évaporer. Cette évaporation laisse derrière elle les sels et autres minéraux dissous. Plutôt que de laisser ces matériaux s'accumuler là où l'évaporation se produit, le panneau les dirige vers des zones non traitées sur ses côtés, appelées région passive. Ce mouvement est important car l'accumulation de sel est l'un des plus grands défis auxquels sont confrontés les systèmes de dessalement solaire. Si les minéraux forment une couche dure sur la surface active, ils peuvent bloquer le mouvement de l'eau et finalement empêcher le système de fonctionner.

Guo affirme que les systèmes de dessalement solaire thermique précédents ont souvent bien fonctionné dans des expériences de laboratoire utilisant de l'eau de mer artificielle simplifiée composée d'eau et de chlorure de sodium. Lorsque le chlorure de sodium cristallise à mesure que l'eau s'évapore, il tend à former une structure relativement granuleuse et poreuse. L'eau peut continuer à circuler à travers ces cristaux, aidant à dissoudre le sel accumulé et rendant la surface plus facile à nettoyer. Mais l'eau de mer réelle est une autre paire de manches. En plus du chlorure de sodium, elle contient du magnésium, du calcium et de nombreuses autres substances dissoutes. Certains de ces composés peuvent cristalliser en dépôts durs et denses beaucoup moins poreux. C'est similaire au tartre minéral qui s'accumule progressivement à l'intérieur d'une pomme de douche ou d'une bouilloire. Dans un système de dessalement, cependant, le défi est bien plus grand car l'eau de mer contient des centaines de fois plus de sels dissous que l'eau du robinet ordinaire. À mesure que ces dépôts s'accumulent, l'eau ne peut plus circuler librement sur la surface, ce qui réduit l'efficacité et finit par obstruer le système.

Pour surmonter ce problème, l'équipe de Guo a soigneusement conçu des micros