Collecte de vapeur d'eauà partir de panaches industriels
La hausse des températures mondiales et la raréfaction de l’eau exercent une pression sur les systèmes de refroidissement industriels. Les centrales électriques peinent à rester opérationnelles faute d’eau suffisante pour leurs tours de refroidissement. Alors que les ressources en eau douce diminuent, les méthodes de refroidissement actuelles montrent leurs limites et nécessitent de toute urgence des solutions innovantes.
Aider les fournisseurs d'énergie à capter la vapeur afin de réduire la consommation d'eau.
Récupérer la vapeur d'eau des panaches industriels avant qu'elle ne se disperse dans l'atmosphère, en la réintégrant dans les processus industriels afin de réduire la consommation d'eau douce.
- Faible consommation d'énergie (systèmes passifs ou hybrides)
- Compatible avec diverses compositions de panaches (température, polluants...)
- Les matériaux doivent résister à la corrosion, à la chaleur et à l'encrassement.
- Coût raisonnable et intégration facile sur les sites existants
Pourquoi les panaches industriels gaspillent-ils autant d'eau ?
Les panaches industriels contiennent de grandes quantités de vapeur d'eau, mais cette ressource potentielle est souvent perdue dans l'atmosphère. Ce gaspillage résulte de l'absence de systèmes de captage capables de résister aux contraintes thermiques, chimiques et énergétiques des panaches. Principaux problèmes identifiés :
- La condensation est entravée par un faible contact avec la surface, une mauvaise orientation et des matériaux inadaptés.
- Les systèmes actuels consomment trop d'énergie, car ils reposent sur un refroidissement actif ou une compression.
- L'eau récupérée est souvent contaminée par des composés volatils, des particules ou des gaz corrosifs.
- Les conditions météorologiques fluctuantes réduisent la fiabilité et l'efficacité du système.
Les agents IA ont guidé une analyse des causes racines de ces limites.
Mécanismes inspirés de la nature pour collecter l'humidité
Les stratégies biomimétiques explorées dans le cadre de ce projet s'inspirent des adaptations naturelles permettant de collecter efficacement l'eau atmosphérique, même dans des environnements arides ou instables. En voici quelques exemples :
- Texture de surface à micro-échelle : lézard épineux, serpent à sonnettes, scarabée du désert du Namib
- Structures à grande surface avec canaux convergents. : Pin des évêques, tillandsia, cactus
- Capillarité dans les microcanaux : serpent à sonnettes
- Combinaison hydrophile et hydrophobe pour favoriser les sites de nucléation : scarabée du désert du Namib, lézard épineux, feuilles de manguier
Ensemble, ces approches inspirent de nouvelles façons de concevoir les systèmes de condensation d'eau.
Asteria vous aide ensuite à générer des idées de concepts concrets bio-inspirés en tirant parti à la fois des différents mécanismes biologiques sélectionnés et de la modélisation du contexte du projet.
Brainstorming par Asteria
Matériaux
Matériaux recyclés texturés adaptés à la condensation passive
Processus de fabrication
Moulage ou impression 3D avec textures micro/nano intégrées
Structures biomimétiques pour la collecte passive de l'eau
Des épines imprimées en 3D disposées de manière hexagonale, dotées d'un revêtement hydrophobe et d'un angle de pointe optimisé, se sont avérées efficaces pour améliorer la capture de l'humidité. Inspirée par la nature, cette structure permet de collecter l'eau sans énergie, offrant des perspectives prometteuses pour la conception de matériaux de nouvelle génération dotés de caractéristiques biomimétiques organisées dans l'espace. Développée par le département d'ingénierie Epstein de l'USC.
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Matériaux
Maille biodégradable/recyclable, revêtement hygroscopique à base de MOF
Processus de fabrication
Tissage de mailles de grande surface et revêtement par pulvérisation ou trempage
Aqualonis 3D Mesh
Le brouillard est poussé par le vent dans des filets tridimensionnels suspendus verticalement, où les gouttelettes s'agglutinent et tombent dans un bac collecteur. L'eau recueillie est acheminée vers un réservoir. Au Maroc, chaque collecteur peut permettre de récolter jusqu'à 528 litres par jour, selon la région et la saison.
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Matériaux
Base recyclée, revêtements hydrophiles/hydrophobes appliqués dans des zones structurées
Processus de fabrication
Moulage modulaire, revêtement sélectif par masquage ou sérigraphie
Matériaux
Substrat PE/PP, TiO₂ hydrophile, fluoropolymère hydrophobe, électrodes en acier inoxydable
Processus de fabrication
Micromolding, thin-film deposition, additive manufacturing for modular structures
Refroidissement infini
Inspiré à la fois par la surface hydrophile/hydrophobe du scarabée du désert du Namib et par la collecte électrostatique du pollen par les abeilles, il ionise les gouttelettes d'eau, améliorant considérablement la condensation et la capture grâce à un filet de collecte chargé électriquement.
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Conçu pour l’innovation R&D, le design et la durabilité.
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