Un nouveau matériau MOF extrait l’eau de l’air dans des conditions ultra-sèches

Des chercheurs de l’université normale du Henan ont développé un nouveau réseau métal-organique (MOF) capable d’extraire directement l’eau de l’air dans des environnements extrêmement secs, offrant une solution potentielle pour les régions confrontées à une grave pénurie d’eau.

L’étude, publiée dans Green Chemical Engineering, se concentre sur les MOF à base de gallate fabriqués à partir de matériaux peu coûteux, notamment le magnésium, le cobalt et le nickel. Parmi eux, le matériau à base de magnésium, le Mg-gallate, a montré les performances les plus élevées, capturant 170 mg d’eau par gramme à seulement 0,2 % d’humidité relative (HR), l’une des capacités d’absorption d’eau les plus élevées rapportées pour des matériaux poreux dans des conditions d’humidité aussi faibles.

L’extraction d’eau atmosphérique est étudiée comme une solution durable à la crise mondiale croissante de l’eau, en particulier dans les régions arides où les matériaux adsorbants traditionnels peinent à fonctionner efficacement. Les technologies actuelles perdent souvent leur efficacité dans les environnements à très faible taux d’humidité, comme les déserts.

Les chercheurs ont découvert que le Mg-gallate combine une forte capacité d’adsorption d’eau avec une excellente stabilité. Le matériau est resté structurellement stable après 28 jours dans l’eau et a maintenu de bonnes performances après 20 cycles d’adsorption-désorption. Il a également démontré une sélectivité élevée pour les molécules d’eau par rapport à l’azote, ce qui le rend adapté à l’extraction d’eau directement de l’air.

En particulier, la performance du matériau est due aux interactions de liaison hydrogène entre les molécules d’eau et les groupes contenant de l’oxygène à l’intérieur de la structure du MOF, ainsi qu’aux effets de remplissage des canaux ultramicroporaux. Le MOF a été produit avec succès à l’échelle du gramme en utilisant des matières premières peu coûteuses et des méthodes de laboratoire standard, soulignant son potentiel pour une production à grande échelle à l’avenir.

Les chercheurs estiment que cette technologie pourrait soutenir l’extraction d’eau atmosphérique dans les déserts et autres environnements ultra-secs, tout en offrant des applications potentielles dans la déshumidification des semi-conducteurs, la protection des appareils électroniques, la déshydratation du gaz naturel, et même les systèmes de récupération d’eau dans l’espace.

« La pénurie d’eau est l’un des défis de survie les plus pressants auxquels l’humanité sera confrontée dans les décennies à venir. Ce qui rend le Mg-gallate particulièrement passionnant, c’est qu’il fonctionne précisément là où d’autres matériaux abandonnent : à la limite de la détectabilité de l’humidité », déclare l’auteur correspondant Jianji Wang. « Nous ne nous contentons pas d’améliorer les références existantes d’une petite marge ; à 0,2 % d’humidité relative, ce matériau opère dans un territoire qui était essentiellement inaccessible auparavant. Et parce que nous pouvons le synthétiser en quantités de l’ordre du gramme à partir de matières premières peu coûteuses et disponibles dans le commerce, il existe une voie concrète du laboratoire au déploiement dans le monde réel. »

Article : Gallate-based metal-organic frameworks for atmospheric water harvesting under ultra-low humidity – Journal : Green Chemical Engineering – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude

Source : KeAi