L'or bleu récolté à partir de la brume... grâce au coton

Trouver des sources d’eau douce autres que les nappes phréatiques est actuellement l’un des plus importants axes de recherche en hydrologie. Une équipe a récemment développé un matériau alliant coton et polymère hydrophile qui permet de récupérer l’équivalent de 340 % de son poids en eau… à partir du brouillard !

De plus en plus souvent, l’eau douce est appelée l’or bleu. Actuellement, 1,2 milliard de personnes, soit près de 20 % de la population mondiale, vivent dans des régions où l’eau manque. La demande en eau douce augmente deux fois plus vite que la population elle-même. Les réseaux de nappes phréatiques fournissent entre 25 et 40 % de notre eau potable. Toutefois, toutes les réserves ne sont pas renouvelables. Si les nappes peuvent normalement se remplir à nouveau, dans certaines régions, elles sont pompées trop rapidement.

Dans un tel contexte, trouver d’autres moyens de récolter l’eau douce est nécessaire, notamment pour l’agriculture et pour alimenter les zones en déficit d’eau, comme les régions désertiques. L’un des projets de la communauté scientifique serait alors de récolter l’eau de la brume. Alain Gioda, hydrologue à l’Institut de recherche pour le développement (IRD), a suggéré aux débuts des années 1990 que l’on pouvait utiliser les arbres pour récolter l’eau du brouillard. Depuis, l’idée a fait son chemin, et des « arbres fontaines artificiels » ont vu le jour. Il s’agit de filets en plastique ou en métal, sur lesquels les gouttelettes du brouillard se condensent, finissent par tomber et sont collectées dans des gouttières.

La période sur laquelle le cotonnier est cultivé est assez longue : il nécessite beaucoup de soleil et 120 jours de pluie (ou d’arrosage) pour assurer sa croissance : il lui faut au minimum 400 mm de pluie par an. En fin de cycle végétatif, il a également besoin d’un temps sec. Les principaux cultivateurs sont l'Afrique subsaharienne, les États-Unis, l'Inde et la Chine. Toutefois, certaines régions sèches telles que l'Égypte, l'Ouzbékistan, le Pakistan et la Syrie le cultivent et utilisent le principe d'irrigation. © David Nance, DP

Installé d’abord aux Canaries, le dispositif de récupération d’eau récoltait 30 L/m² de filet. Un succès qui a permis au projet d’être développé dans d’autres régions du monde. Si l’idée est excellente, il ne faut pas perdre de vue que la condensation sur les filets est largement dépendante du vent. Il est donc difficile de déployer ce type de dispositif à grande échelle dans toutes les régions arides. Récemment, une équipe de recherche d’Eindhoven, en collaboration avec une équipe de Hong Kong, a développé un système qui pourrait répondre à une plus large demande. Le projet est basé sur les propriétés hydrophiles du tissu de coton.

Un matériau hydrophile ou hydrophobe selon la température

Les chercheurs ont développé un polymère, le poly(N-isopropylacrylamide), ou PNIPAAm, qui, appliqué sur le tissu de coton, augmente de façon exceptionnelle la capacité d’absorption de ce dernier. Au lieu d’absorber en eau l’équivalent de 18 % de son poids, comme habituellement, il en absorbe 340 %. Un autre avantage de ce matériau est qu’il relâche l’eau lui-même lorsqu’il fait chaud : une solution potentielle pour fournir de l’eau dans les régions désertiques, notamment pour l’agriculture.

L’association du polymère et du coton donne au matériau une structure similaire à une éponge. Jusqu’à 34 °C, le dispositif absorbe toute l’humidité contenue dans l’air (brume, brouillard). Lorsque la température dépasse ce seuil, il devient hydrophobe. L’eau ne peut plus être pompée, il ne reste donc plus qu’à récupérer ce qui a déjà été absorbé. D’après les chercheurs, dont les résultats sont publiés dans la revue Advance Materials, ce cycle d’absorption peut être réalisé de nombreuses fois.

Le coton enduit fonctionne indépendamment du vent. En outre, ces fibres végétales recouvertes du polymère peuvent être posées directement là où l'eau est nécessaire, sur un sol cultivé par exemple. Les chercheurs espèrent par la suite augmenter la quantité d'eau absorbée par le coton enduit. De ce système, ils envisagent également des applications totalement différentes, comme des tentes de camping qui recueillent l'eau la nuit, ou encore des vêtements de sport qui gardent les athlètes au sec malgré la transpiration.

Par Delphine Bossy, Futura-Sciences

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