Désalinisation solaire sans additifs et sans rejet de saumure avec extraction complète simultanée des minéraux de l’eau de mer

Transformer la lumière du soleil et l’eau de mer en eau potable

De nombreuses communautés côtières font face à un paradoxe : entourées d’eau de mer, elles manquent pourtant d’eau potable sûre. Cette étude décrit une nouvelle méthode pour transformer l’eau de l’océan en eau douce en n’utilisant que la lumière du soleil, tout en capturant des minéraux utiles présents dans la mer. L’approche évite la saumure polluante produite par de nombreuses usines de dessalement actuelles, visant une voie plus propre et plus efficace pour sécuriser l’eau et les ressources précieuses.

Pourquoi le dessalement actuel est insuffisant

Les installations de dessalement conventionnelles, comme celles basées sur l’osmose inverse, consomment beaucoup d’énergie et rejettent de grands volumes de saumure concentrée mélangée à des produits chimiques dans l’environnement. Cette saumure peut nuire à la vie marine, aux écosystèmes côtiers et même aux nappes souterraines. Parallèlement, l’eau de mer contient d’énormes quantités de minéraux dissous, dont certains sont rares et précieux à terre. Idéalement, un seul système fournirait de l’eau douce, convertirait les sels dissous en forme solide et le ferait sans décharger de déchets liquides.

Un panneau métallique alimenté par le soleil qui s’abreuve à la mer

Pour relever ce défi, les chercheurs ont construit un panneau métallique spécial qui absorbe à la fois l’eau de mer et la lumière du soleil. Ils utilisent une méthode de traitement laser rapide pour sculpter la surface d’aluminium fin en une forêt de minuscules rainures recouvertes de structures encore plus petites. Ce traitement rend le métal d’un noir profond et fortement absorbant, de sorte qu’il convertit presque toute la lumière incidente en chaleur. Il rend aussi la surface extrêmement capillaire, ce qui permet à un film mince d’eau de monter en escalade le long des rainures, entraîné par des forces capillaires. Lorsque le soleil éclaire le panneau, ce film mince chauffe et l’eau s’évapore rapidement en vapeur, laissant derrière elle les sels dissous sur la surface.

Éloigner le sel de la zone active

L’accumulation de sel entrave normalement les évaporateurs solaires en bloquant l’écoulement de l’eau et en réfléchissant la lumière. L’avancée clé de ce travail est que le panneau façonné au laser pousse automatiquement les cristaux de sel nouvellement formés hors de la zone de travail centrale vers des régions latérales où ils peuvent être collectés. Les auteurs montrent que des rainures de surface plus profondes et plus larges fournissent un flux puissant d’eau de mer relativement fraîche qui atteint le front de croissance du sel. Des observations microscopiques révèlent que l’évaporation concentre d’abord le sel à la limite externe de l’eau, de façon analogue à la formation d’un anneau de café lorsqu’une goutte sèche. Puis un processus appelé migration du sel prend le relais : de minces films d’eau saline se déplacent sur la croûte de sel poreuse, la dissolvent localement et se recristallisent plus à l’extérieur. Cette répétition fait reculer le bord salin loin de la zone active, qui reste propre et efficace.

Eau douce et minéraux solides sans saumure résiduelle

Dans des essais en intérieur contrôlés sous un ensoleillement standard, la conception optimisée du panneau atteint un taux d’évaporation d’environ 1,76 kilogramme d’eau par mètre carré et par heure, avec près des trois quarts de l’énergie solaire incidente consacrés à la vaporisation de l’eau. Parallèlement, presque tout le sel présent dans l’eau de mer évaporée apparaît comme des cristaux solides sur les régions passives du panneau, de sorte que presque rien ne retourne dans l’eau en dessous. Lors d’un fonctionnement continu sur plusieurs jours, la production d’eau et la collecte des sels restent stables, tandis que la salinité de l’eau de mer restante demeure presque constante, montrant qu’aucune saumure liquide ne s’accumule. Des tests avec de l’eau de mer provenant de l’Atlantique, du Pacifique et de l’océan Indien donnent des performances similaires, et l’eau condensée répond aux normes établies pour l’eau potable.

Extraire la mer tout en la rendant potable

Les solides collectés contiennent les sels communs attendus tels que le sodium, le magnésium, le potassium et le calcium, mais aussi des traces d’éléments plus précieux comme l’or, le césium, le brome et l’uranium. Les auteurs suggèrent qu’en ajoutant des revêtements sélectifs sur certaines parties du panneau, le système pourrait être réglé pour capter des métaux spécifiques comme le lithium tout en produisant de l’eau douce. Parce que le panneau peut faire monter l’eau, il peut être incliné pour suivre le Soleil dans le ciel, améliorant la production quotidienne. En termes simples, ce travail indique une voie pratique pour transformer la lumière du soleil et l’eau de mer en eau potable et en minéraux exploitables, tout en évitant les risques environnementaux liés au rejet de saumure.

Citation: Tang, L., Singh, S.C., Wei, R. et al. Additive-free and brine-discharge-free solar-thermal desalination with simultaneous complete mineral mining from ocean water. Light Sci Appl 15, 246 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02315-4

Mots-clés: désalinisation solaire, eau de mer, absence totale de rejet liquide, récupération de minéraux, purification de l’eau