Catégories
Médecine Alternative

La pile à combustible alimentée par le sol promet une purification de l'eau bon marché et durable

Les piles à combustible microbiennes du sol se sont avérées capables de créer de l'énergie pour filtrer l'eau potable quotidienne d'une personne au Brésil

  • Des piles à combustible qui créent de l'énergie à l'aide de réactions chimiques dans des organismes du sol lors d'un test sur le terrain réussi dans le nord-est du Brésil
  • Ils peuvent être utilisés pour produire de l'énergie pour filtrer suffisamment d'eau pour les besoins quotidiens d'une personne, avec un potentiel d'augmenter l'échelle
  • «Ce projet montre que les SMFC ont un véritable potentiel en tant que source d'énergie durable à faible consommation d'énergie», déclare le Dr Mirella Di Lorenzo, chef de projet

Des ingénieurs de l’Université de Bath ont montré qu’il était possible de capter et d’utiliser l’énergie créée par les réactions naturelles se produisant dans les microorganismes du sol.

Une équipe d’ingénieurs chimistes et électriciens a démontré le potentiel des «piles à combustible microbiennes du sol» (SMFC) simples et bon marché, enfouies dans la terre pour alimenter un réacteur électrochimique qui purifie l’eau.

La conception de la preuve de concept a été démontrée lors d'essais sur le terrain dans le nord-est du Brésil qui ont eu lieu en 2019 et a montré que les SMFC peuvent purifier environ trois litres d'eau par jour, suffisamment pour couvrir les besoins quotidiens en eau d'une personne.

Le projet est une collaboration avec une équipe de géographes de l'Universidade Federal do Ceará et une équipe de chimistes de l'Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

Des tests ont eu lieu à Icapuí, un village de pêcheurs situé dans un endroit semi-aride isolé où la principale source d'eau potable est l'eau de pluie et l'accès à un réseau électrique fiable est rare.

L'eau de pluie doit être chlorée pour être potable, et en plus de causer un mauvais goût et une mauvaise odeur, la chloration incontrôlée est dangereuse pour la santé humaine – des méthodes sûres pour traiter l'eau sont donc essentielles.

Les piles à combustible microbiennes du sol fonctionnent sur le terrain

Les SMFC génèrent de l'énergie à partir de l'activité métabolique de microorganismes spécifiques (électrigènes) naturellement présents dans le sol, capables de transférer des électrons à l'extérieur de leurs cellules.

Jakub Dzieglowski, le Dr Jannis Wenk et le Dr Mirella Di Lorenzo de l'Université de Bath testent des piles à combustible microbiennes dans le sol à Icapui, au Brésil. CRÉDIT: Université de Bath

Le système, développé par le personnel du département de génie chimique et du département de génie électronique et électrique de Bath, se compose de deux électrodes à base de carbone placées à une distance fixe l'une de l'autre (4 cm) et connectées à un circuit externe. Une électrode, l'anode, est enterrée à l'intérieur du sol, tandis que l'autre, la cathode, est exposée à l'air à la surface du sol.

Les électrigènes peuplent la surface de l'anode et lorsqu'ils «consomment» les composés organiques présents dans le sol, ils génèrent des électrons. Ces électrons sont transférés à l'anode et se déplacent vers la cathode via le circuit externe, générant de l'électricité.

En construisant une pile de plusieurs SMFC, et en la connectant à une batterie, il est possible de récolter et de stocker cette énergie, et de l'utiliser pour alimenter un réacteur électrochimique pour le traitement de l'eau.

Une seule unité SMFC ne coûte que quelques livres, ce qui pourrait être encore réduit avec la production de masse et l'utilisation de ressources locales pour la fabrication d'électrodes.

Solution économique et durable pour un problème de chloration

La nécessité d'une purification durable de l'eau dans la région découle du fait que l'approvisionnement principal en eau provient des précipitations, qui doivent être chlorées pour être potable.

La technologie, installée à l'EEF Professora Mizinha de l'école primaire d'Icapuí, crée une petite quantité d'énergie, qui peut être utilisée pour purifier jusqu'à trois litres d'eau en une journée environ. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour accroître sa capacité.

L'équipe vise à affiner la conception de l'équipement et son efficacité pour permettre à un seul équipement de purifier l'eau nécessaire à une famille en une journée. Cela présente trois défis: produire suffisamment d'énergie; collecter et stocker efficacement cette énergie; et traiter efficacement l'eau pour garantir sa qualité et sa potabilité.

Le Dr Mirella Di Lorenzo, qui a dirigé le projet, a déclaré: «L'utilisation de la technologie des piles à combustible microbiennes du sol pour traiter les besoins quotidiens en eau d'une famille est déjà réalisable dans des conditions de laboratoire, mais le faire à l'extérieur et avec un système nécessitant un entretien minimal est beaucoup plus délicat, et cela a déjà prouvé une barrière contre les piles à combustible microbiennes considérées comme efficaces. Ce projet montre que les SMFC ont un véritable potentiel en tant que source d'énergie durable et à faible consommation d'énergie.

Elle a ajouté: «Nous nous attaquons au problème de la pénurie d’eau et de la sécurité énergétique dans le nord-est du Brésil, qui est une zone semi-aride. Nous avons cherché un moyen durable de traiter efficacement l'eau et de la rendre potable. L'eau de pluie est la principale source d'eau potable dans la région, mais ce n'est pas stérile – notre approche dans ce travail indique une façon de résoudre le problème.

«Un autre élément important de notre projet est l'éducation autour des technologies durables. Le travail de terrain a été réalisé avec les élèves du primaire et leurs professeurs. Ils ont été formés aux principes de fonctionnement, à l’installation et à la maintenance du système. »

Au cours du travail de terrain, qui a eu lieu en 2019, un système a été installé à l'école primaire, où il a été testé pour s'assurer qu'il pouvait reproduire les résultats précédemment vus en laboratoire.

Le chef de file brésilien du projet, le Dr Adryane Gorayeb, de l'Université fédérale du Ceará (UFC), a déclaré: «L'application de la technologie, ainsi que l'élément éducatif du projet, a fourni une expérience transformatrice aux élèves, qui ont élargi leur vision du monde.

«Les élèves ont aidé à la fabrication des piles à combustible microbiennes du sol et ont appris à manipuler la technologie. Ils ont également participé à un atelier dédié à la sensibilisation à l'environnement, basé sur les objectifs de développement durable des Nations Unies.

Sources:
Université de Bath
Article de revue

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *