Des technologies surprenantes pourraient contribuer à fournir un accès à l'eau potable et à résoudre la crise mondiale de l'eau.
Selon les Nations unies, plus de 2 milliards de personnes dans le monde n'ont pas accès à l'eau potable. Face à la rareté naturelle de l'eau et aux sécheresses amplifiées par le changement climatique, de nombreuses personnes ont un accès limité à l'eau, tandis que d'autres souffrent de la contamination des réserves d'eau. Beaucoup sont confrontés aux deux problèmes.
Des outils et des techniques imaginatifs pour produire de l'eau et la nettoyer font leur apparition. Des scientifiques ont créé des ordinateurs à micro-cerveau pour détecter la toxicité, ont éliminé le plomb de l'eau avec de l'électricité et ont construit un dispositif de purification sans énergie qui résiste à l'erreur humaine.
Ces technologies pourraient à terme protéger la santé des populations du monde entier, que ce soit dans les villes où les canalisations sont contaminées par le plomb ou dans les zones rurales où les puits partagés peuvent s'assécher.
Moissonneur du désert
L'une des sources d'eau les plus riches de la Terre se cache à la vue de tous : l'air.
Moins de 0,001 % de l'humidité présente dans l'atmosphère pourrait fournir 50 litres d'eau à chaque habitant de la planète, selon Omar M. Yaghi, PhD, titulaire de la chaire de chimie James et Neeltje Tretter à l'université de Californie à Berkeley.
Le laboratoire de Yaghi a mis au point une nouvelle façon d'exploiter cette ressource immense et invisible.
Ils assemblent les molécules en structures qui ressemblent à des échafaudages, les molécules organiques servant d'étais et les atomes de métal de joints. Ces cadres organométalliques, ou MOF, ont une vaste surface : deux terrains de football repliés en une pincée de la taille d'un pois.
Le collecteur d'eau en plexiglas de Yaghis est rempli de MOF, qui peuvent extraire de l'eau même de l'air le plus sec du désert. La boîte se réchauffe lorsqu'elle est exposée à la lumière du soleil, ce qui amène les MOF à extraire l'humidité de l'air, qui est ensuite libérée sous forme d'eau prête à boire.
Il n'existe aucun matériau au monde qui absorbe l'eau et la libère de cette manière, à un taux d'humidité très faible, à l'exception du MOF, explique M. Yaghi.
Avec seulement 200 grammes de MOF, le boîtier à énergie solaire peut récolter plus d'un gallon d'eau par jour.
La version électrique peut répéter le cycle de récolte et de libération toute la journée.
Détecteur de toxine Bio-Cerveau
Des organismes unicellulaires microscopiques pourraient contenir la clé d'un autre problème : un test facile pour la sécurité de l'eau.
Les microbes ont évolué pour reconnaître et se protéger des toxines présentes dans l'eau que les humains ne peuvent ni goûter ni voir, notamment l'arsenic, E. coli et le plomb.
"Ils ont quelque chose comme un cerveau moléculaire génétique qui les aide à faire cela", explique Julius B. Lucks, professeur et directeur adjoint du département de génie chimique et biologique de la Northwestern University.
Les microbes possèdent des protéines de biodétection, également appelées biocapteurs, qui se fixent sur les toxines, un processus qui active un certain gène, comme celui qui pompe le plomb hors de l'organisme.
Les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient extraire certains biocapteurs et recâbler l'ADN pour produire un gène différent : un gène qui brille en présence du contaminant.
Ils ont ensuite modifié d'autres protéines biodétecteurs, en les redessinant pour qu'elles réagissent à des niveaux spécifiques de contamination.
Le produit final est un ordinateur ADN portable : une rangée de tubes à essai contenant des protéines lyophilisées. Plus la contamination d'un échantillon d'eau est élevée, plus le nombre de tubes qui s'allument est important ?
Ce n'est que si certaines conditions sont réunies que les molécules d'ADN finales s'assemblent et produisent une couleur fluorescente, explique M. Lucks. C'est un peu magique.
Distributeur de chlore à l'épreuve des erreurs
Le chlore est un outil puissant pour tuer les agents pathogènes d'origine hydrique qui provoquent des maladies, mais il peut être délicat à utiliser efficacement. Les méthodes courantes, telles que les comprimés de chlore et les dispositifs de distribution à bouton, laissent une énorme place à l'erreur humaine.
Les chercheurs de l'Institut de l'environnement de Tufts ont voulu faciliter l'utilisation du chlore sur les sources d'eau communautaires partagées dans les endroits dépourvus d'électricité.
Leur solution élégante ne comporte que deux éléments : une petite boîte qui se fixe à l'extrémité d'un tuyau d'eau et un réservoir rempli de chlore liquide.
Une grande partie des avantages pour la santé que nous avons constatés grâce à l'eau traitée exigent que vous traitiez votre eau en permanence, explique Julie E. Powers, chercheuse principale sur le dispositif lorsqu'elle était à Tufts et maintenant doctorante en ingénierie environnementale à l'UC Berkeley.
Le diamètre de la boîte étant plus étroit que celui du tuyau, il provoque un changement de pression lorsque l'eau s'y écoule. Ce changement de pression, connu sous le nom d'effet Venturi, attire le chlore du réservoir dans le flux d'eau, de sorte que celle-ci est traitée automatiquement sans électricité. ?
Les chercheurs ont installé le dispositif Venturi dans des kiosques à eau de sept communautés du Bangladesh et du Kenya, où l'accès à l'eau potable est souvent limité. Après un essai de 6 mois, cinq communautés ont choisi de l'acheter.
Thérapie par l'eau de choc
Assommés par la crise de l'eau plombée à Flint, dans le Michigan, des scientifiques et des étudiants du Massachusetts Institute of Technology ont repensé leur technologie de dessalement pour éliminer les métaux lourds.
Ils avaient déjà compris comment utiliser l'électricité pour séparer les impuretés de l'eau. Cette méthode, connue sous le nom d'électrodialyse de choc, permet d'éliminer de grandes quantités de sodium de l'eau de mer. Mais le sodium est un ingrédient essentiel de l'eau potable, où il se trouve en concentrations beaucoup plus faibles, et il peut être difficile d'éliminer le plomb sans éliminer tout le reste.
Le plomb est très délicat. Si vous essayez de le filtrer à l'électricité, il risque de se jouer de vous et de se coller aux murs ou aux surfaces du système que vous utilisez, explique Mohammad A. Alkhadra, candidat au doctorat au département de génie chimique du Massachusetts Institute of Technology.
Leur technologie repose sur des matériaux poreux chargés électriquement, tels que des morceaux de verre microscopiques, qui restent piégés dans un boîtier de filtre, comme le charbon actif d'un filtre Brita, et élimine 95 % du plomb.
Ces matériaux augmentent la conductivité électrique de l'eau, mettant en mouvement les ions sodium et métal et laissant dans leur sillage une zone purifiée. Seule l'eau pure de cette zone est acheminée vers un réservoir d'eau potable.
J'ai grandi en appréciant l'eau et en reconnaissant sa valeur, explique M. Alkhadra, qui a grandi en Arabie saoudite, un pays en proie à la pénurie d'eau.
Alors qu'un nombre croissant de personnes sont confrontées à la diminution et à la contamination des réserves d'eau, c'est une mentalité que beaucoup devront peut-être adopter.
