Des recherches pour mieux piéger l'eau potable des nuages

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Les résultats d'une recherche fondamentale de l'ULiège, en collaboration avec d'autres universités, devraient aider à collecter l'eau des nuages pour alimenter les régions arides.

Quel est le meilleur angle pour qu’une fibre pliée retienne un maximum de liquide? C’est à cette question que des chercheurs de l’ULiège viennent de répondre. De quio améliorer la collecte du brouillard dans les régions arides.

C’est en s’inspirant des grosses gouttelettes de rosée piégées entre deux épines de sapin ou suspendues à un rameau de cyprès et qui semblent défier les lois de la physique que les chercheurs du laboratoire Grasp de l’ULiège ont, en collaboration avec la Utah State University et la Brigham Young University, décidé de mener leurs recherches.

"Nous avons utilisé un système peu coûteux, à partir de fibres de nylon pliées en forme de V inversé, afin de déterminer l’angle optimal pour retenir les gouttes les plus imposantes possible", explique Floriane Weyer, qui a mené ces recherches, en collaboration avec quatre autres chercheurs, dans le cadre de sa thèse de doctorat. Une thèse consacrée à la microfluidique sur réseau de fibres, qu’elle a terminée en octobre dernier, et qui a également exploré la gestion de toutes petites quantités de liquides sur des fibres de nylon, que ce soit en termes de déplacements, de mélanges ou de divisions de liquides.

Les expériences concernant le meilleur angle à utiliser pour piéger un maximum de liquide ont consisté à modifier les angles d’une fibre pliée, et à déposer à l’aide d’une micropipelette des gouttelettes de plus en plus grandes – jusqu’à ce qu’elles se détachent de la fibre.

Les chercheurs ont rapidement constaté que les gouttes les plus imposantes étaient captées lorsque l’angle était faible. De quoi, après de nombreux essais, développer un modèle capable de prédire la géométrie optimale pour y suspendre un maximum de liquide. La conclusion? Un angle de 36 degrés, répond Floriane Weyer. Il permet d’emprisonner trois fois plus d’eau que ce qu’une fibre horizontale peut retenir.

Le résultat de ces recherches vient d’être publié en ligne par la revue scientifique Soft Matter, réputée en matière de physique et de chimie, et devrait faire la quatrième de couverture de la version papier de la même revue – une vraie reconnaissance dans le monde scientifique.

Des filets à nuages

Bien qu’il s’agisse de recherche fondamentale, cette découverte pourrait avoir des applications très concrètes. "J’ai ainsi un projet avec une PME à Liège pour étudier les réactions chimiques de gouttes sur des fibres optiques via de la spectroscopie. En choisissant l’angle entre les fibres, on capture des gouttes de volumes différents, et on peut optimiser le signal optique qu’on va récupérer. Mais l’application la plus directe, ce sont les filets à nuages", pointe Nicolas Vandewalle, professeur à l’ULiège et directeur du Grasp.

Une série de projets dans le monde utilisent en effet des filets pour collecter l’eau du brouillard dans les régions arides et en faire une source d’eau potable.

Exemples: l’ONG Warka Water a installé des tours à eau, des structures recouvertes de filets, en Ethiopie et en Haïti, qui permettent de récolter 40 à 80 litres d’eau potable par jour.
Une expérience avec de simples filets a aussi eu lieu à Sidi Ifin, au Maroc.

Le professeur de l’ULiège travaille avec Denis Terwagne, un de ses anciens doctorants devenu professeur à l’ULB, sur l’optimisation biomimétique de ce type de filets. Le projet est financé par le FNRS (Fonds de la recherche scientifique) dans le cadre des projets WIDS – centrés sur le développement durable – et a démarré en 2017. Et Floriane Weyer aimerait s’associer à cette recherche dans le cadre d’un post-doctorat.

"Au-delà de la question de l’angle des fibres, nous nous inspirons de ce que les plantes ont imaginé pour travailler sur la géométrie du filet, afin de capturer le plus d’eau possible, explique Nicolas Vandewalle. Nous explorons aussi les propriétés chimiques des filets, pour les rendre plus hydrophiles ou plus hydrophobes, et optimiser la quantité d’eau qu’ils peuvent capter mais aussi restituer c’est un équilibre à trouver."

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