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Transformer l’eau de pluie en électricité grâce à la microfluidique
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Une équipe de chercheurs du département de génie chimique et biomoléculaire de l’université nationale de Singapour a présenté une solution originale qui permet de transformer de l'eau de pluie en énergie. Face aux deux solutions extrêmes, de la centrale hydroélectrique, qui nécessite de très grands volumes d’eau, à la production d’un courant par de l’eau passant dans des nanotubes, qui nécessite une pompe électrique annulant le bénéfice énergétique, ils ont choisi des tubes de 2 millimètres de diamètre, dans lesquels l’eau peut s’écouler par son seul poids. Leur trouvaille est de faire en sorte qu’elle coule par petits paquets, comme des gouttes de pluie séparées de bulles d’air.
En jouant sur le diamètre du tube, les chercheurs ont trouvé que la section de 2 millimètres autorise un écoulement de l’eau par paquets séparés de bulles d’air. Ce phénomène chimique connu est provoqué par le frottement des atomes entre eux. Les ions négatifs s’échappent, ce qui donne à l’eau recueillie en bas une polarité positive. C’est la partie la plus simple de l’expérience. Le circuit électrique raccordé à l’aiguille métallique chargée négativement et à l’eau récupérée, chargée positivement, permet d’allumer plusieurs ampoules LED. Cet écoulement intermittent, "en piston", écrivent les chercheurs, crée par frottement avec les parois conductrices du tube une séparation de charges, les ions négatifs s’échappant pour laisser à l’eau une charge positive. Le différentiel de polarité entre l’entrée et la sortie d’un tel tube de 32 centimètres de long a permis d’allumer plusieurs LED en continu. Le dispositif a converti en électricité plus de 10 % de l’énergie de l’eau tombant dans les tubes. Et le circuit élaboré ici a produit cinq fois plus d’électricité pour une même quantité d’eau qu’un système avec écoulement continu.
Or, notent les auteurs, l’énergie cinétique des gouttes de pluie qui tombent est environ deux fois supérieure à celle utilisée dans l’expérience pour faire couler l’eau dans un tube de 2 millimètres de diamètre. Autrement dit, les rendements pourraient dépasser dans la réalité ceux observés dans cette étude, alors qu’on constate généralement le contraire. Les chercheurs ne cachent pas leur enthousiasme. « L’écoulement en piston présente de nombreux avantages », écrivent-ils. « Sa mise en œuvre est simple ; aucun équipement n’est requis. Il est donc peu coûteux et écologique à installer, à exploiter et à entretenir. L’effet est additif ; une mise à l’échelle tridimensionnelle est donc facilement réalisable pour une récupération d’énergie à grande échelle à partir de la nature. Il peut être utilisé partout, y compris en zones urbaines, par exemple sur les toits ».
ACS : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.4c02110
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