Une équipe de chercheurs américains a réalisé une avancée significative dans le domaine de la désalinisation par flux redox (RFD), une technique électrochimique émergente capable de transformer l’eau de mer en eau potable tout en stockant de l’énergie renouvelable abordable.
Dans un article publié dans Cell Reports Physical Science, l’équipe de la NYU Tandon, dirigée par le Dr. André Taylor, professeur de génie chimique et biomoléculaire et directeur de DC-MUSE (Décarbonation de la fabrication chimique par l’électrification durable), a augmenté le taux d’élimination du sel du système RFD d’environ 20% tout en réduisant sa demande énergétique en optimisant les débits de fluide.
Le RFD offre de multiples avantages. Ces systèmes fournissent une approche évolutive et flexible pour le stockage de l’énergie, permettant une utilisation efficace des sources d’énergie renouvelable intermittentes telles que le solaire et l’éolien. Le RFD promet également une solution entièrement nouvelle à la crise mondiale de l’eau.
Intégration de l’énergie renouvelable et de la désalinisation
« En intégrant de manière transparente le stockage de l’énergie et la désalinisation, notre vision est de créer une solution durable et efficace qui répond non seulement à la demande croissante d’eau douce, mais qui favorise également la conservation de l’environnement et l’intégration de l’énergie renouvelable », a indiqué André Taylor.
Le RFD peut à la fois réduire la dépendance aux réseaux électriques conventionnels et favoriser la transition vers un processus de désalinisation de l’eau neutre en carbone et respectueux de l’environnement. Par ailleurs, l’intégration des batteries à flux redox avec les technologies de désalinisation améliore l’efficacité et la fiabilité du système.
Le rôle des batteries à flux redox
La capacité inhérente des batteries à flux redox à stocker l’énergie excédentaire pendant les périodes d’abondance et à la décharger pendant les périodes de demande maximale s’aligne parfaitement avec les besoins énergétiques fluctuants des processus de désalinisation.
« Le succès de ce projet est attribué à l’ingéniosité et à la persévérance de Stephen Akwei Maclean, premier auteur de l’article et candidat au doctorat en génie chimique et biomoléculaire à la NYU Tandon », a ajouté André Taylor. « Il a fait preuve d’une compétence exceptionnelle en concevant l’architecture du système à l’aide de la technologie d’impression 3D avancée disponible à l’espace de création de la NYU. »
Le fonctionnement du système
Les subtilités du système impliquent la division de l’eau de mer entrante en deux flux : le flux de salinisation et le flux de désalinisation. Deux canaux supplémentaires abritent l’électrolyte et la molécule redox. Ces canaux sont efficacement séparés par une membrane d’échange de cations (CEM) ou une membrane d’échange d’anions (AEM).
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« Nous pouvons contrôler le temps de séjour de l’eau de mer entrante pour produire de l’eau potable en faisant fonctionner le système en mode de passage unique ou en mode batch », a déclaré pour sa part Stephen Akwei Maclean.
Le RFD : une solution innovante pour l’énergie renouvelable
En opération inverse, où l’eau saumâtre et l’eau douce sont mélangées, l’énergie chimique stockée peut être convertie en électricité renouvelable. En essence, les systèmes RFD peuvent servir de forme unique de «batterie», capturant l’énergie excédentaire stockée à partir de sources solaires et éoliennes.
Cette énergie stockée peut être libérée à la demande, fournissant un complément polyvalent et durable à d’autres sources d’électricité lorsque nécessaire. La double fonctionnalité du système RFD démontre son potentiel non seulement en désalinisation, mais aussi en tant que contributeur innovant aux solutions d’énergie renouvelable.
Une voie prometteuse pour l’avenir
Alors que des recherches supplémentaires sont nécessaires, les résultats de l’équipe de la NYU Tandon signalent une voie prometteuse vers un processus RFD plus rentable – une avancée critique dans la quête mondiale pour une augmentation de l’eau potable.
Alors que le changement climatique et la croissance de la population s’intensifient, de plus en plus de régions sont confrontées à des pénuries d’eau, soulignant l’importance des méthodes de désalinisation innovantes et efficaces.
Cette recherche s’aligne parfaitement avec la mission de DC-MUSE (Décarbonation de la fabrication chimique par l’électrification durable), une initiative collaborative établie à la NYU Tandon. DC-MUSE s’engage à faire progresser les activités de recherche qui réduisent l’impact environnemental des processus chimiques grâce à l’utilisation de l’énergie renouvelable.
Article : « Investigation of flow rate in symmetric four-channel redox flow desalination system » – 10.1016/j.xcrp.2023.101761
