Produire de l’eau douce grâce à la chaleur du soleil, tout en récupérant les sels de l’eau de mer : des chercheurs de l’université de Rochester, aux États-Unis, ont démontré un procédé qui limite l’encrassement et évite les rejets liquides concentrés. Publiés dans Light: Science & Applications, leurs résultats ouvrent une perspective intéressante pour le dessalement solaire, encore au stade du laboratoire.
L’eau de mer représente une ressource considérable, mais la rendre utilisable exige de séparer l’eau des sels qu’elle contient. Les procédés de dessalement produisent généralement, à côté de l’eau douce, une saumure : un liquide dont la concentration en sels est plus élevée que celle de l’eau initiale. Sa gestion constitue un enjeu environnemental, notamment lorsqu’elle est rejetée dans le milieu marin.
L’équipe de Luheng Tang, Subhash C. Singh et Chunlei Guo explore une autre voie : utiliser directement le rayonnement solaire pour évaporer l’eau et récupérer les sels sous forme solide. L’enjeu est de maintenir cette opération dans la durée, sans que les dépôts finissent par bloquer le dispositif.
Une plaque métallique qui attire l’eau
Au cœur du système se trouve une fine plaque d’aluminium dont la surface a été travaillée avec un laser à impulsions ultracourtes, dites « femtosecondes ». Ce traitement crée des rainures microscopiques et des structures encore plus petites. Il donne au métal deux propriétés complémentaires : une très forte absorption du rayonnement solaire et une capacité à faire circuler l’eau par capillarité.
La capillarité est le phénomène qui permet, par exemple, à un morceau de papier absorbant de se mouiller au-dessus du niveau d’un liquide. Ici, l’eau de mer remonte sur la plaque, même inclinée, et forme une mince pellicule. Le soleil chauffe cette surface noire et provoque l’évaporation de l’eau, sans devoir chauffer tout le réservoir.
Il s’agit donc de solaire thermique : la lumière est transformée en chaleur pour séparer l’eau des sels. Le panneau noir n’est pas un module photovoltaïque produisant de l’électricité.
Faire pousser les cristaux au bon endroit
La difficulté apparaît lorsque l’eau s’évapore : les sels restent et peuvent former une croûte. Les chercheurs soulignent qu’un dispositif efficace avec une simple solution de chlorure de sodium ne fonctionne pas nécessairement avec de l’eau de mer réelle. Celle-ci contient aussi des composés de magnésium et de calcium qui favorisent l’obstruction des passages d’eau.
Leur solution repose sur des rainures suffisamment profondes et larges pour maintenir la circulation du liquide. Les sels cristallisent alors principalement sur les zones périphériques, à l’écart de la surface active.
Deux phénomènes se combinent. Le premier ressemble à l’anneau laissé par une goutte de café qui sèche : les mouvements du liquide transportent les matières dissoutes vers les bords. Le second est une progression des cristaux, alimentée par une fine pellicule d’eau qui dissout localement le sel puis le redépose plus loin. Les dépôts se développent ainsi vers l’extérieur, laissant la zone d’évaporation disponible. Les sels accumulés peuvent ensuite être retirés par un simple grattage des bords.
Des performances stables pendant une semaine
Sous un éclairage de laboratoire équivalent à un soleil, soit 1 000 W/m², les chercheurs mesurent un débit moyen d’évaporation de 1,76 kg d’eau par mètre carré et par heure, accompagné d’une récupération d’environ 62 grammes de sels. Le rendement de conversion de l’énergie solaire en évaporation atteint environ 74 %.
Ces performances restent stables pendant un essai de sept jours. Presque tous les sels associés à l’eau évaporée sont récupérés sous forme solide. La salinité du réservoir reste stable, ce qui étaye l’absence de retour des sels dans l’eau et de production d’une saumure à évacuer.
Ces chiffres décrivent l’évaporation. Pour obtenir de l’eau douce utilisable, il faut également condenser et recueillir la vapeur.
Un petit prototype testé à l’extérieur
L’équipe a donc installé la plaque sous un dôme transparent : la vapeur se condense sur sa paroi intérieure, puis l’eau est collectée. L’orientation de la plaque peut être ajustée pour suivre le soleil ; lors de l’essai extérieur, cette opération était effectuée chaque heure.
Sur une journée de neuf heures, le prototype, dont la surface active était de seulement 9 cm², a recueilli 9,3 grammes d’eau douce. Rapportée à la surface active, cette mesure correspond à environ 10,3 litres par mètre carré pour la journée considérée. Ce résultat ne constitue toutefois pas la démonstration d’une installation d’un mètre carré : le changement d’échelle reste à valider.
Des eaux provenant des océans Atlantique, Indien et Pacifique ont également été testées, avec des performances proches.
Des sels à valoriser, une industrialisation à construire
La récupération des sels pourrait apporter une ressource complémentaire. Mais le mélange obtenu ne constitue pas, en l’état, une production de métaux purifiés : leur séparation et leur valorisation nécessiteraient d’autres étapes.
Avant une exploitation commerciale, il faudra aussi évaluer la durabilité sur de longues périodes, la fabrication des surfaces à grande échelle, la collecte de l’eau et les coûts. La faible salinité mesurée ne suffit pas, à elle seule, à démontrer une conformité complète aux exigences de potabilité.
L’intérêt de cette recherche est néanmoins clair : montrer qu’il est possible d’associer évaporation solaire et récupération des sels, sans additif dans le procédé principal et sans encrassement rapide avec de l’eau de mer réelle. Une avancée qui mérite désormais des essais à plus grande échelle.
Source: Luheng Tang et al., Additive-free and brine-discharge-free solar-thermal desalination with simultaneous complete mineral mining from ocean water, Light: Science & Applications, 15, 246 (2026). DOI : 10.1038/s41377-026-02315-4.
