Faire pousser des plants dans le désert tout en produisant de l’électricité, c’est possible avec ce système solaire innovant › Geeky News

The dernier rapport of the GIEC is sans appeal: the climatic change to reduce food security and the effects of water for millions of people, and the continuing situation of s’aggraver sans action forte de notre part. The UN estimates that one person over four will be touched by the shortages of water in 2050, which is soit for the consumption of cultures. D’autre part, toujours selon l’UN, un approvisionnement stable en eau, energie renouvelable et en nourriture sont les trois facteurs les plus essentiels à la vie actuelle. Or, a fraction of the world population does not have access to drinking water or a source of green energy. C’est dans ce contexte des chercheurs ont created a système solaire permettant de faire pousser avec efficacité des plants en utilisant de l’eau puisée dans l’air, tout en produisant de l’électricité. Cette innovation fournit an affordable and durable strategy to improve food and water security in the names of arid and semi-arid regions across the world.

Dans le monde, on estime à 2 millions le nombre de personnes qui maintiennent l’eau potable, 800 millions le nombre de personnes qui ne passent pas l’électricité et 700 millions de cellules qui vivent dans une famine constante.

C’est porquoi, in 2015, the United Nations adopted the 17 Objectifs de Développement Durable (ODD), also named Objectifs mondiaux. Ces objectifs sont tous intégrés, c’est-à-dire reliés les uns aux autres: les interventions dans un domaine affectent les résultats dans d’autres. Ils ont pour but, et non des moindres, d’éradiquer la poverty, protéger la planète et faire en sorte que tous les êtres humains vivet dans la paix et la prospérité d’ici 2030.

The realization of ODD, right now, will largely depend on the manière d’améliorer les moyens de subsistance de milliards d’êtres humains, dont la plupart vivent dans des rural areas, in Afrique, in Asie du Sud et au Moyen-Orient , avec des climats arides or semi-arides. Aux vues de ces objectifs et du contexte géographique (climats, eloignées zones de grandes villes), I believe aujourd’hui that the decentralized approches et de taille raisonnable sont les más adaptedes pour fournir économiquement de l’électricité et de l’eau dans ces rural regions.

Previously, a study by Lord et al. (2021) to souligné que le processus solaire de collecte de l’eau atmosphérique peut, potentiellement, répondre aux besoins en eau potable — 5 L par jour par inhabitant — pour plus deux milliards de persons across the world. D’autres études ont également exposé l’utilisation de l’humidité ambiante dans les domaines de la récupération d’energie, des autonomous urban farmers et des systèmes autonomes de l’humidité management. Ainsi, l’utilisation de l’eau atmosphérique, comme ressource alternative en eau, semble prometteuse. In fact, they know that the atmosphere preserves more than 12,900 million tonnes of drinking water. Cette eau is continuously réapprovisionnée via le cycle de l’eau.

Une base solide et un hydrogel efficace

C’est dans cette voie que s’inscrit la present étude de L. Renyuan et al. (2022), publiée dans Cell Reports Physical Science, couplant à la fois production d’eau douce, d’électricité et cultures agricoles. Dans cet objectif, les chercheurs s’appuient sur plusieurs de leurs précédents travaux concernant la chaleur générée par les panneaux photovoltaïques. One part, the future showed that it is possible to produce the eau douce avec de l’eau de mer en utilisant la chaleur résiduelle du panneau solaire, par le principe de la distillation. In d’autres termes, cette chaleur chauffe l’eau, que en s’evaporant serait debarrassée des résidus salins via a système de distillation (filtrage) lié au panneau. D’autre part, complétant ces first résultats, ils ont mis au point une technique de refroidissement de ces panneaux solaires. Ils ont pour cela utilisé le cycle d’adsorption et de desorption of the vapeur d’eau atmosphérique, thanks to a material of récupération de l’eau (nommé also sorbant). Ce dernier is a hydrogel of polyacrylamide-chlorure de calcium.

D’où l’idee des auteurs, dans cette nouvelle étude, to propose an integrated system with characteristics. The device consists of: capturing the vapor of the eau de l’air with the hydrogel, generally the night or the night; use the chaleur du panneau pendant la journée, pour entraîner l’evaporation de l’eau atmosphérique captured hors de l’hydrogel afin de refroidir ce même panneau; Recueillir la vapeur d’eau also formed pour générer de l’eau douce et arroser les cultures.

Schéma présentant le dispositif expérimental et le principe d’étude. © L. Renyuan et al., 2022 (modifié par Laurie Henry pour Trust My Science)

The experimental device, named WEC2P, was built from panneaux photovoltaïques du commerce. The surface of the panneaux is disassembled for another coating of an anti-corrosive feature, with a hydrogel coating and self-adhesive properties. A plaque is already applied to reinforce the contact of the panneau and the hydrogel. Ces panneaux ont été inclinés de 22 degrés par rapport au sol, face au sud. A bac de récupération d’eau, ainsi produite, y était associé.

Cette photographie montre les panneaux solaires reliés à un boîte de culture de plants que contient 60 graines d’épinards aquatiques. © L. Renyuan et al., 2022

For the suite, les chercheurs ont used WEC2P to undertake a plant culture test, in Saudi Arabia, pendant deux semaines en juin, lorsque la température était très elevée. Ils ont i irrigated 60 plants d’épinards aquatiques en utilisant uniquement de l’eau recueillie dans l’air.

Les résultats sont prometteurs : le panneau solaire a généré 1519 wattheures d’énergie pendant l’expérience. 57 graines d’épinards aquatiques sur 60 ont germé et se sont développées régulièrement jusqu’à 18 cm. Around 2 liters of eau ont été condensés à de l’hydrogel pendant las deux semaines d’experimentation. The team concluded that the hydrogel increases the efficiency of photovoltaic solar panels by just 9% by absorbing the heater and lowering the temperature of the panels. The prochain objective is to develop a superior hydrogel, capable of absorbing the advantage of atmospheric water.

Un double mode d’utilisation, s’adaptant aux conditions ambiantes

La conception du WEC2P est qu’il offre deux modes facilement commutables : le refroidissement des panneaux photovoltaïques et la production de cultures aquatiques, permettant une grande flexibilité dans les applications pratiques.

Le principe de fonctionnement du système repose sur le caractère variable des conditions ambiantes dans le cycle de la journée. Lorsque l’humidité est élevée et la température basse (la nuit), l’adsorption de la vapeur d’eau est facilitée. Si l’humidité est faisable et que la température est élevée (la journée), le processus d’évaporation (et le refroidissement des panneaux) est favorisé.

Quelles plantes peuvent accepter cette méthode ?

Obviously, all cultures are not possible in the desert regions. Plants that « increase the chaleur » are the best adapted to the production. The solanacées (tomatoes, poivrons, aubergines) et les cucurbitacées (concombres, melons, courges d’été et d’hiver) are two families of plants that prosper by temps chaud. Le maïs et les haricots portent également bien dans les régions chaudes. Le basilic est une herbe que aime la chaleur et qui fleurit même pendant les étés les plus rudes du désert.

Variétés à rendement rapide peuvent surpass les cultures que met plus de temps à mûrir, particularly dans les zones hautes et arides. Il faut des espèces pouvant résister à large amplitudes of temperature between the day and the night. C’est donc sur le principe du local que l’utilisation de ce type de procédé doit jouer: local production of énergie, d’eau et de plants, évitant de ce fait tout transport carboné et énergétique.

Des objectivefs réalistes?

Wang, a des co-auteurs de l’étude, professor of sciences et d’ingénierie environnementales à l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), explains that «s’assurer que tout le monde sur Terre ait accès à de l’eau propre et à une énergie propre affordable fait part of the objectives of durable development fixed by the United Nations». Ces objectifs donnent la marche à suivre pour parvenir à un future meilleur et durable pour tous. The creativity, the savoir-faire, the technology and the financial resources of all the societies are necessary to meet the objectives of the UN in all contexts.

More particularly, with a term to all forms of faim and malnutrition, by 2030, imply d’encourager des pratiques agricoles duras, d’améliorer les moyens d’existence et les capacités des petits paysans, to allow une égalité d’ accès à la terre, aux technologies et aux marchés. Cela also implies an international cooperation to ensure the investments in infrastructures and technologies that improve agricultural productivity.

Finally, Wang declared: “I hope that our conception is for a system of food and decentralized water to clean up the houses and spray the cultures.” C’est ainsi que ce dispositif fait évoluer l’agro-photovoltaïque present. This dernier consists “seulement” to cover certain agricultural productions of removable and adjustable photovoltaic panels, for a cover to protect crops from the elements, and for other products of solar energy. Ici, l’objectif est triple, in associant la création d’eau aux panneaux solaires, ils permettent la production d’électricité supplémentaire, d’eau douce et de cultures dans les régions arides.

Ce dispositif convient aux petites exploitations agricoles decentralisées, dans des régions eloignées telles que les deserts et les îles maritimes. He proposes a durable and peu coûteuse strategy to improve food and water security for living people in the arid and semi-arid regions, and for a responsible and durable management.

Source : Rapports Cellulaires Sciences Physiques