Distillation de l'eau solaire

FICHE D'INFORMATION: DISTILLATION DE L'EAU SOLAIRE

Qu'est-ce que la distillation de l'eau solaire?

Il y a un grand besoin de trouver des moyens de fournir de l'eau à la population de la Terre. De nombreux pays sont confrontés à des pénuries d'eau et/ou ont des résidents qui utilisent et boivent de l'eau contaminée. Trouver différentes manières d'utiliser nos ressources renouvelables (par exemple, l'énergie solaire) est devenu un intérêt. La distillation de l'eau solaire consiste d’utiliser l'énergie de la lumière solaire pour séparer l'eau douce des sels ou d'autres contaminants. L'eau non traitée absorbe la chaleur, atteignant lentement les températures élevées. La chaleur provoque l’eau de s'évaporer, de se refroidir et de se condenser en vapeur, laissant les contaminants derrière. Les distillateurs solaires peuvent être utilisées pour des systèmes d'alimentation en eau à faible capacité et autonomes.

Comment ça marche

Les distillateurs d’eau solaire ou les alambics solaires sont généralement utilisés dans les régions éloignées où l’accès à l’eau douce est limité. Les principes de base de la distillation de l'eau solaire sont simples, mais efficaces, car la distillation reproduit la façon dont la nature fait pluie. Un alambic solaire fonctionne toujours sur deux principes scientifiques: évaporation et condensation. Les sels et minéraux ne s'évaporent pas avec l'eau. Par exemple, le sel de table ne se transforme pas en vapeur jusqu'à ce qu'il atteigne une température supérieure à 1400ºC. Cependant, il faut toujours une certaine quantité d’énergie pour que l’eau se transforme en vapeur d’eau. Bien qu'une certaine quantité d'énergie soit nécessaire pour élever la température d'un kilogramme d'eau de 0°C à 100°C, il faut cinq fois et demie plus d’énergie pour que l'eau passe de liquide à 100°C à vapeur d’eau à 100°C. Pratiquement toute cette énergie est remise lorsque la vapeur d'eau se condense.

La plupart des alambics sont de simples récipients à fond noir remplis d'eau et surmontés de verre ou de plastique transparent. La lumière solaire absorbée par le matériau noir accélère le taux d'évaporation. L'évaporation est ensuite piégée par la nappage claire et évacuée par canalisation. La plupart des polluants ne s'évaporent pas, ils sont donc laissés. La plupart des alambics doivent mesurer environ six mètres carrés pour produire suffisamment d'eau pour une seule personne pour un jour. De multiples systèmes de distillation solaire sont nécessaires pour produire une grande quantité d'eau distillée.

Avantages:

  • C'est un système relativement bon marché et nécessitant peu de maintenance.
  • Il peut être utilisé au niveau des ménages et élargi par des approches programmatiques.
  • Il y a des avantages d'adaptation et d'atténuation du changement climatique.
  • Il n'y a pas de coûts d'énergie.
  • Il n'y a pas de pièces mobiles.

Désavantages:

  • La vitesse de distillation est généralement très lente (6 litres d’eau par journée ensoleillée).
  • Il ne convient pas aux besoins de consommation plus grands.
  • Les matériaux requis pour le distillateur peuvent être difficiles à obtenir dans certaines régions.
  • S'il n’est pas correctement éliminés, le flux de déchets du procédé de distillation peut constituer une source potentielle de pollution environnementale (concentrations élevées de sels et de polluants).
  • L’énergie solaire n’est disponible que pendant la journée.

Types de distillateurs solaires

Les systèmes de distillation solaire peuvent être classés comme passifs et actifs. Le rayonnement solaire est l'énergie d'entrée des alambics solaires passifs, mais l'efficacité du système est faible. Des tentatives ont été faites pour augmenter l'efficacité et la productivité en préchauffant l'eau salée dans les alambics solaires. Cette méthode est appelée distillation solaire active. Dans le cas de la distillation solaire active, une source d'énergie thermique supplémentaire est nécessaire pour accélérer l'évaporation à l'intérieur du même système d’alambic solaire passif. La source supplémentaire peut être un système à base d'énergie solaire ou de l'énergie thermique contenue dans de l'eau chaude qui est déchargé par d'autres industries. Il existe différentes façons de fabriquer un alambic solaire et différents matériaux peuvent être utilisés. Un défi de conception crucial est de s'assurer que les alambics sont hermétiques. Si elles ne sont pas hermétiques, leurs efficacités diminuent considérablement. Voici une liste des différents types de distillateurs solaires passifs.

  • Alambics à effet unique: Ce sont les alambics les plus courants et les plus simples. Une seule interface est nécessaire pour transmettre l'énergie et pour collecter le condensat.
  • Alambics à multi-effet: Ils nécessitent deux fois d’effort en ce qui concerne assurer des joints étanches et peuvent être plus difficiles à nettoyer, mais ils peuvent augmenter la production d’eau distillée de manière significative.
     
  • Les alambics de type bassin: Ils contiennent l’eau dans un matériau imperméable qui fait partie de l’enclos entière et ce sont le type le plus commun.
  • Alambics de mèche: Utilisent des matériaux semblables à des tissus qui utilisent une action capillaire pour propager l'eau à travers le système.
  • Alambics de multi-mèches: Ces alambics, comme les alambics de mèche et alambics à multi-effet, augmentent considérablement la productivité en augmentant exponentiellement la surface influencée.
  • Alambics de diffusion: Ces alambics utilisent les idées introduites par les alambics à multi-effet et les alambics de mèche et constituent un progrès supplémentaire pour les deux. Ils sont constitués d'une série de cloisons parallèles très rapprochées en contact avec des mèches imbibées de solution saline et présentent un grand potentiel en raison de leur productivité élevée et de leur simplicité.

Différents alambics nécessitent des matériaux différents, certains ont des matériaux simples et autres alambics peuvent avoir des matériaux plus sophistiqués. Voici un exemple d'un type d’alambic de mèche et les détails concernant son fonctionnement.

Le rayonnement solaire qui tombe sur le couvercle en verre est transmis à la surface de la mèche. Une partie de l'énergie sert à chauffer l'eau qui traverse la mèche grâce à l'action capillaire.

Les transferts de chaleur dans le système de distillation sont régis par les modes externes et internes. Le mode de transfert de chaleur externe est dû à la convection et au rayonnement, qui sont indépendants l'un de l'autre et se produisent à l'extérieur de l'alambic. Le transfert de chaleur à l'intérieur de l'unité de distillation solaire est appelé mode de transfert de chaleur interne, qui est dû au rayonnement, à la convection et à l'évaporation. En mode de transfert de chaleur interne, le transfert de masse est accompagné de rayonnement et de chaleur convective. L'eau s'écoulant à travers la surface de la mèche est chauffée et évaporée en vapeur. La vapeur saturée se condense dans la surface inférieure du couvercle en verre après avoir libéré la chaleur latente de vaporisation. Les gouttelettes d'eau condensées tombent par gravité et sont collectées dans le canal de drainage. Plus il y a de mèches, plus la chaleur peut être transférée dans l'eau salée et plus du produit qui peut être fabriqué. Un filet en plastique peut également attraper l’eau salée avant qu’elle tombe dans le contenant et lui donner plus de temps pour se réchauffer et se séparer en eau salée et en eau. L'absorption de chaleur du verre est négligeable par rapport à celle du plastique à des températures plus élevées.

La partie principale de l'alambic est le bassin, c'est là que l'eau que vous allez distiller est versée. Les murs latéraux sont ce qui donne la structure immobile. Le matériel utilisé devrait être capable de résister du transfert de chaleur dans la zone entourant l’alambic. Plus la chaleur est emprisonnée, plus le système d’eau est efficace. Il devrait également pouvoir supporter la couverture et empêcher l'eau de renverser. Le couvercle supérieur est ce qui est utilisé pour recueillir la vapeur condensée du processus de distillation, et le seul moyen pour la chaleur d'entrer dans l'alambic. La couverture devrait être transparente, résistante à l'absorption d'eau, facile à nettoyer et très lisse. L'eau distillée est recueillie dans un creux ou un passage qui s'écoule ensuite dans un canal.

L'eau distillée provenant d'un distillateur solaire peut être utilisée pour laver les vêtements, pour se laver, pour faire la cuisine et pendant les urgences. Pour être potable, de l'eau adoucie ou de l'eau salée devrait être utilisée.

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Ressources

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