Ce matériau permet de récupérer l'eau potable à partir de l'air – et refroidit plus efficacement que les systèmes actuels
Produit pour la première fois à l'échelle pilote
Annonces
Une équipe de recherche de l’Institut de chimie inorganique de l’université de Kiel, en Allemagne, développe des matériaux poreux spécialement conçus pour capter l’eau présente dans l’air et permettre un refroidissement économe en énergie. L’équipe a désormais réussi, pour la première fois, à produire ces matériaux à plus grande échelle, ce qui marque une étape importante vers des applications industrielles.
Des chercheurs en chimie et en science des matériaux de l’université de Kiel travaillent avec des partenaires pour développer de nouvelles sources d’eau pour la région méditerranéenne. « Ces régions sont confrontées à une hausse des températures et à une baisse des précipitations. Notre objectif est de développer une technologie respectueuse de l’environnement qui transforme les molécules d’eau présentes dans l’air en eau potable », explique le professeur Norbert Stock, de l’Institut de chimie inorganique de l’université de Kiel. «Deux nouvelles études, récemment publiées dans le Journal of Materials Chemistry A et dans Industrial & Engineering Chemistry Research, montrent comment produire de grandes quantités de ce matériau et améliorer l’efficacité des dispositifs de refroidissement.» De plus, une nouvelle approche est présentée, qui permet à l’équipe de produire de l’eau à partir de l’air de manière plus efficace et plus rapide que les systèmes précédents.
Un matériau semblable à une éponge doté d’une structure de pointe
Les matériaux appartenant à la classe des structures métallo-organiques (MOF) se comportent un peu comme une éponge : ils peuvent adsorber de grandes quantités d’eau en peu de temps et les libérer tout aussi rapidement. Cela est rendu possible par leur structure extrêmement poreuse, qui contient d’innombrables cavités microscopiques interconnectées. La recherche fondamentale à l’origine de ces matériaux a été récompensée par le prix Nobel de chimie 2025.
À Kiel, l’équipe de Stock optimise la synthèse du MOF « CAU-10-H » spécifiquement pour l’adsorption de l’eau et la transformation de la chaleur. Ce matériau tire son nom du lieu de sa découverte à l’université de Kiel (CAU), de son numéro d’identification et du symbole chimique de l’hydrogène. Le CAU-10-H capture les molécules d’eau au sein de sa structure poreuse à température ambiante et à des taux d’humidité relative ≥ 18 %, puis les libère à environ 70 °C. En combinant ce matériau avec des structures de carbone conductrices, les chercheurs parviennent à accélérer encore davantage ce processus. Le matériau composite ainsi obtenu peut être chauffé efficacement à l’aide d’électricité ou de la lumière du soleil. Il libère alors l’eau adsorbée particulièrement rapidement et fonctionne selon des cycles courts et reproductibles. Dans des conditions sèches, le système produit en continu de l’eau potable à partir de l’air et atteint une capacité d’absorption allant jusqu’à 0,17 gramme d’eau par gramme de matériau. Les cycles ne durent que quelques heures, ce qui permet un fonctionnement efficace et continu. Dans ces conditions, un kilogramme de ce matériau composite peut potentiellement produire jusqu’à 1,8 litre d’eau à partir de l’air par jour. « Cela rend ce matériau particulièrement intéressant pour la production d’eau potable, même dans les régions arides », explique Lasse Wegner, premier auteur de l’étude.
Par ailleurs, le CAU-10-H présente également un potentiel considérable pour les applications de refroidissement. Dans les systèmes de refroidissement par adsorption, il offre une performance de refroidissement jusqu’à trois fois supérieure à celle du gel de silice, un dessiccant largement utilisé à base de dioxyde de silicium. À l’avenir, de tels systèmes pourraient exploiter la chaleur résiduelle, provenant par exemple de centres de données ou de boulangeries. Cela réduit considérablement la consommation d’énergie des systèmes de climatisation par rapport à la technologie établie et rend le refroidissement plus durable.
Du laboratoire à la production industrielle
« Nous avons découvert le CAU-10-H il y a environ 15 ans, et depuis lors, ses applications potentielles ont fait l’objet d’études dans le monde entier », explique M. Stock, qui mène des recherches sur les MOF depuis plus de deux décennies.
Soutenue par le Fonds de validation de l’université de Kiel, l’équipe a désormais réussi à passer à l’échelle pilote – l’étape intermédiaire entre la recherche en laboratoire et la fabrication industrielle. Sous la direction de Kalle Mertin, les chercheurs ont produit environ 30 kilogrammes de ce matériau, soit environ 60 fois plus que ce qui avait été fabriqué auparavant en laboratoire. Parallèlement, ils ont encore optimisé le processus de production sur la base d’une analyse technico-économique afin de démontrer que des coûts de fabrication compris entre 12 et 14 dollars américains par kilogramme sont réalisables.
«Cela met à notre portée les applications pratiques de nos matériaux», déclare Stock. «Nous avons démontré qu’ils fonctionnent non seulement en laboratoire, mais qu’ils peuvent également être produits à une échelle économiquement viable.»
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Lasse Wegner, Philipp Schadte, Ravi Sharma, et al.; "Electrically conductive MOF@carbon foam composites for atmospheric water harvesting through internal Joule heating and light irradiation"; Journal of Materials Chemistry A, Volume 14, 2026
Kalle S. Mertin, Abeer Mohtar, Marta Bordonhos, et al.; "CAU-10-H: Synthesis Scale-Up at the Pilot Scale, Techno-Economic Analysis, and Application in a Full-Scale Cooling System"; Industrial & Engineering Chemistry Research, Volume 65, 2026-3-26
Autres actualités du département science
