Récupérer les calories issues des eaux usées : une voie prometteuse

La société Biofluides Environnement, spécialisée dans la fabrication de matériels et produits de traitement d’eau, a présenté une nouvelle technologie permettant la récupération de la chaleur sur eaux grises. L’ERS (Energy Recycling System) est capable d’extraire l’énergie calorifique rejetée dans les canalisations d’eaux usées, en provenance des baignoires, douches, lavabos, éviers et machines à laver, sans perturber leur évacuation vers le réseau public. Face aux pertes de chaleur importantes et quotidiennes évacuées à l’égoût, le pôle de Recherche et Développement de Biofluides Environnement a développé la technologie TREC (Technologie de Recyclage Calorifique), dont le principe consiste à recycler les calories perdues des fluides caloporteurs au service de tout autre process.

L'Energy Recycling System, issu de cette technologie, est un dispositif d’extraction de la chaleur contenue dans les eaux usées, non chargées, provenant d’usages domestiques (douches, baignoires, lave-linge, lave-vaisselle...), ou industriels (condensats de vapeur d’eau, eaux de lavage, et autres points d’eau chaude). Cette chaleur recyclée permet d’alimenter des installations de production de chauffage, d’eau chaude sanitaire ou de traitement d’air. L'ERS est associé à une pompe à chaleur combinée, spécialement développée pour cette application.

Une installation positionnée dans le prolongement de l'écoulement des eaux usées, qui ne perturbe pas leur évacuation vers le réseau public et qui est constituée d'un échangeur inox grande surface à forte inertie et à très faible perte de charge, associé à une pompe à chaleur spécifique. Le process consiste à récupérer les eaux usées à des températures comprises entre 25 et 35°C vers l’échangeur puis rejetées vers les égouts.

Les calories sont récupérées dans la cuve et transférées à la pompe à chaleur, laquelle s’adapte au flux d’évacuation. Parallèlement, l'eau provenant d'un ballon de préchauffage passe, via le circuit condenseur de la pompe à chaleur, de 8 à 55°C (coefficient de performance (COP) de la PAC (pompe à chaleur) de 4,2 à la mise en service). Une chaufferie se charge, en cas de besoin (maintenance), de maintenir l'eau à 55°C, température nécessaire pour l'eau chaude sanitaire.

L'Energy Recycling System apporte une véritable valeur ajoutée, là où la performance énergétique est devenue un critère dominant, notamment dans les projets de construction affichant des objectifs ambitieux ou visant des labels de qualité environnementale sous l’appellation « bâtiment basse consommation » ou « bâtiment à énergie positive ».

L'ERS est une nouvelle clé, encore peu exploitée, pour répondre aux exigences de la nouvelle réglementation thermique relative au parc existant. Elle constitue une réponse quant au plan d’efficacité énergétique et dans le cadre du Grenelle de l'Environnement fixant les objectifs pour 2020, et notamment à travers le plan climat adopté par la ville de Paris qui vise une réduction de 30 % des émissions de gaz à effet de serre et une consommation annuelle de 80 kWh/m² de surface habitable de son parc existant. Outre son application dans les bâtiments tertiaires ou à usage d’habitation, l'ERS trouve un intérêt complémentaire dans l’industrie utilisant des process à forte consommation d’eau chaude ou de vapeur à condensats non recyclés.

NOMAD 13, le kit solaire tout-terrain

La société française Extel basée à Trévoux, dans l'Ain, innove en proposant aux aventuriers et globes-trotteurs de tout poil , un kit solaire compact et efficace, leur permettant d'obtenir de l'énergie, indépendamment du lieu.

Prêt à poser, ce kit de 12V, permet une utilisation quotidienne de 4 heures pour un éclairage d'appoint par exemple. Multi-usage, il devient alors possible de recharger un téléphone, un lecteur ou bien encore d'alimenter un ordinateur, un outillage électro portatif, etc. De plus, il est également en mesure de brancher un convertisseur de tension 230V.

Peu encombrant, le NOMAD 13 est facile à transporter grâce à ses mallettes. Du câble de branchement, aux douilles de fixation, en passant par l'interrupteur, EXTEL fournit tout le nécessaire.

Le modèle est commercialisé au prix public de 199 euros TTC

Un bateau avec la tête dans le guidon

Le problème avec les bateaux traditionnels est que vous flottez à la surface de l’eau, sans savoir ce qu’il y a en dessous. Alors forcément votre imagination travaille.

L’idéal serait donc de disposer d’un semi-sous-marin qui permette de surveiller de temps en temps ce qui se passe sous le plancher des vaches sous le plafond des dorades.

C’est possible avec cet étrange engin baptisé EGO:

le bateau se pilote comme une voiture, avec un volant et un accélérateur à la place de la traditionnelle manette des gaz. Vous pourrez ainsi faire des ronds dans l’eau pendant que votre petite amie imaginaire (qui ressemble forcément à Lara Croft) prend un bain de soleil sur le pont.

L’EGO fonctionne sur batteries avec une autonomie de six à dix heures et une vitesse maximale de quatre noeuds. Si vous voulez le voir de près, sachez qu’il est actuellement exposé au salon nautique de Miami.

http://www.youtube.com/watch?v=p0xxR4Y4yIc&feature=player_embedded

Un biocarburant superpropre qui nettoie l'air... et l'eau ?

La fabrication d’un biocarburant écologique, associée à l’assainissement de l’eau usagée, tout cela en un rien de temps et pour pas cher ? C’est le défi réalisé par un laboratoire américain, dont les chercheurs pensent avoir trouvé la solution verte idéale.

La nature est pleine de ressources qu’il faut savoir exploiter intelligemment... Selon un communiqué de l’Université de Rochester, des chercheurs duRochester Institute of Technology suivent cette piste et tentent de produire un carburant vert, tout en purifiant simultanément de l’eau usée.

Nous le savons tous : pour sauver la planète, il faut réduire nos émissionsde gaz à effet de serre. Comme il paraît difficile de convaincre les Terriens de ne plus prendre leur voiture, certains voient dans le biodiesel une solution, sinon idéale, au moins acceptable. En effet, le biocarburant est produit à partir de végétaux (une énergie non fossile et donc renouvelable) qui possèdent la particularité d’absorber du CO2 au cours de leur croissance. Lors de la combustion du biocarburant, la quantité de CO2rejetée serait équivalente à celle préalablement absorbée, menant théoriquement à un équilibre parfait.

Des biocarburants pas si écologiques ?

Mais si ce raccourci énergétique et environnemental est plutôt positif, d’autres problèmes viennent s’ajouter au bilan, qui pourrait ressembler à un désastre. La culture de ces plantes nécessite de grands territoires, qui peuvent provenir soit de forêts détruites pour l’occasion, soit de terres auparavant cultivées pour l’alimentation humaine. Aucune des deux solutions n'est la bonne puisque dans un cas on s'attaque aux poumons de la Terre, et dans l’autre l’on accentue la famine. De plus, les plantes comme le colza ont besoin d’eau, d’engrais, de pesticides… un cocktail loin d’enchanter les écologistes.

Comme le souligne l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) dans un rapport daté de 2009, le mieux serait donc d'oublier les biocarburants dits de première génération (qui proviennent des plantes spécialement cultivées à cet usage en sol), mais de se focaliser sur les biodiesels de deuxième génération, produits à partir de déchets agricoles ou de microorganismes, et qui ne nécessitent donc pas d’espace de terre cultivable.

Les algues peuvent être facilement cultivées en laboratoire. © A. Sue Weisler, RIT

L’algue aux multiples avantages

C’est ce qu’ont fait les chercheurs du Rochester Institute of Technology en se tournant vers une algue, qui appartient au genre Scenedesmus et présente un grand nombre d’avantages : elle est peu chère, se multiplie rapidement et ne nécessite pas de sol. En tant qu’organisme unicellulaire photosynthétique, elle ne demande qu’un peu de lumière solaire et de CO2pour réaliser la réaction de photosynthèse au sein de ses usines subcellulaires (les chloroplastes). Le glucose qui en découle lui fournit sa nourriture, et elle rejette pour seul déchet de l’oxygène dans l’air. Grâce au savoir-faire des chimistes, les scientifiques ont montré que des moléculesd’intérêt (les lipides) peuvent être extraites de l’algue pour produire du biodiesel couleur or.

En plus de la lumière solaire et du CO2 qui sont inépuisables, elle a également besoin d’eau… et là non plus, l’algue n’est vraiment pas difficile, car de l’eau usée en provenance d’un centre de traitement lui suffit amplement. Et ce n’est pas tout : les Scenedesmus sont capables de dépolluer l'eau. L'idée d'utiliser des algues pour recycler des eaux usées tout en produisant n'est pas nouvelle. Au Danemark, on envisage la culture de la laitue de mer (l'ulve, Ulva lactuca) grâce aux déchets agricoles. LesScenedesmus, elles, outre qu'elles prennent moins de place, semblent d'efficaces dépollueuses. Elles vont jusqu’à nettoyer l'eau de 99 % de sonammoniaque et de son phosphate, et de 88 % de son nitrate. De plus, ces algues réduisent très fortement la concentration en bactéries potentiellementpathogènes.

Cette solution miracle à base d'algues superpropre est-elle vraiment réaliste ? Les chercheurs n’en doutent apparemment pas. Ils ont maintenant l’intention de construire des conteneurs de plus en plus grands, dont une serre mobile capable de contenir 3.000 litres de culture d’algue. Selon eux, et grâce à l’industrie Northern Biodiesel qui s’occupera de convertir les lipides en biocarburant, « ce biodiesel pourrait compenser 50 % de notre utilisation de carburant pour les équipements qui consomment du diesel ».

DU SILICONE QUI COLLECTE L’ÉNERGIE

Des textiles, des semelles ou des pacemakers qui transforment les mouvements en électricité font partie des débouchés possibles pour les matériaux piézoélectriques. Mais encore faut-il pouvoir les intégrer à une surface souple et qu’ils résistent aux contraintes mécaniques. C’est chose faite sur du silicone.


Deux équipes américaines, de l’Université de Princeton et de l’Université de Pennsylvanie, ont mis au point une méthode qui transforme le silicone en matériau collecteur d’énergie. Ils ont pour cela employé des céramiques de titane, de zirconium et de plomb (PZT), un des matériaux piézoélectriques les plus performants. Il convertit près de 80 % de l’énergie mécanique reçue en électricité. 


                              
                                      Le matériau piézoélectrique résiste mieux aux contraintes 
                                                      grâce à sa forme en vaguelettes. 


Les chercheurs ont déjà démontré en 2010 qu’il était possible d’intégrer les PZT dans des feuilles souples de silicone. Pratiquement, plusieurs nano-rubans de titane, zirconium et plomb sont alignés puis imprimés à la surface du silicone. Le matériau n’était cependant pas encore assez résistant aux déformations pour envisager des applications.

Cette fois, le nouveau procédé donne une conformation particulière aux nano-rubans, en vaguelettes, afin qu’ils résistent mieux aux contraintes appliquées au silicone. Les ingénieurs ont même observé une amélioration du rendement piézoélectrique. 

Ludovic Fery 

PAL : des solutions robotiques au service des seniors à coûts raisonnables

A l'horizon 2050, la France comptera 11 millions de seniors de plus de 75 ans, dont 5 millions dépasseront les 85 ans. Dans ce contexte, les chercheurs travaillent de plus en plus au développement de technologies aptes à favoriser le plus longtemps possible le maintien à domicile et l'autonomie des personnes âgées. C'est ainsi que l'Inria a récemment lancé le projet Personally Assisted Living (PAL), dont la principale préoccupation est d'offrir ce type de solutions à des coûts raisonnables. "Action d'envergure", ce projet rassemble neuf de ses équipes de recherche et de nombreux partenaires dont le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) e le CHU de Nice.

Premier parti pris par les responsables de ce projet, développer des outils bon marché et de conception simple afin qu'un plombier ou un électricien soient capables de les installer et de les réparer. Deuxième parti pris, c'est le robot qui doit s'adapter aux utilisateurs et à leur environnement, non l'inverse. Par exemple, les robots d'assistance sont lourds, environ 280 kg, et encombrants. En revanche, le système développé dans le cadre du projet PAL est doté de câbles et fonctionne comme une grue. En outre, il peut être installé dans toutes les pièces pour aider au lever, au maintien à la position debout, à la marche ...

Autre nécessité, les interfaces doivent êtres faciles à manipuler pour des personnes peu familiarisées avec les souris d'ordinateur, des interfaces qui pourraient être utilisées également pour détecter une détérioration de l'état du sujet indique-t-on du côté des responsables de ce projet. Une première expérience grandeur nature de ce type d'application sera menée en 2011, auprès d'une cinquantaine d'utilisateurs en collaboration avec le professeur Philippe Robert du CHU de Nice.

Les écrans du futur seront probablement à boîtes quantiques

Vous en avez rêvé, les chercheurs de Samsung l’ont fait. Il est désormais possible de réaliser des écrans d’affichage de taille moyenne avec des boîtes quantiques. L'avantage ? Une plus grande résolution et une moindre gourmandise en énergie.

Voilà plus de dix ans que les ingénieurs et physiciens du solide cherchaient à dépasser les performances d'affichages des écrans à cristaux liquides en utilisant des boîtes quantiques. Jusque-là, cette piste n'avait conduit qu'à des écrans de petites tailles, car la qualité de l’image se dégradait rapidement avec une augmentation de la surface.

Un problème contrariant car avec leur taille nanométrique et leur faculté d’émettre de la lumière dans une bande de longueur d’onde très étroite, ces boîtes quantiques laissaient espérer une nouvelle génération d’écrans pour une large gamme d’appareils, du téléphone portable à la caméra vidéo. De plus, leur grande tenue dans le temps et la facilité de fabrication de nanocristaux de ce genre produisant une lumière d’une couleur donnée, constituaient des atouts non négligeables pour la production industrielle.

Les chercheurs du Samsung Advanced Institute of Technology de Yongin, en Corée du Sud, viennent cependant de trouver le moyen de résoudre le problème de l’obtention d’un écran à boîte quantique de grande taille. Un article publié dans Nature Photonics montre la réalisation d'un écran d’affichage couleur de bonne qualité, dont la taille est d’environ 10 centimètres et contenant pas moins de 3.000 milliards de boîtes quantiques au centimètre carré !

Un tampon en silicium

Bien que plus difficile à mettre en œuvre qu’il n’y paraît, l’idée derrière cette performance est simple. Il s’agit d’utiliser une sorte de tampon en silicium pour imprimer des bandes de boîtes quantiques en séléniure de cadmium sur un support en verre. La technique employée jusqu’à présent consistait à vaporiser un mélange de boîtes quantiques avec un solvant organique, un peu à la façon d’une imprimante à jet d’encre. Or, la présence du solvant était justement ce qui contaminait les boîtes en réduisant l’éclat des couleurs et en augmentant la quantité d’énergie nécessaire au fonctionnement de l’écran à boîtes quantiques.

Il a tout de même fallu trois ans aux chercheurs pour optimiser tous les détails de l’opération de fabrication, comme le temps d’application et la pression du tampon en silicium. Trois ans, c’est aussi probablement ce qui nous sépare des premiers écrans à boîtes quantiques pour des téléphones portables. Pour les écrans de télévisions, il faudra attendre un peu plus longtemps. Un autre avantage de cette technologie est qu’elle peut être utilisée pour fabriquer des écrans souples que l’on peut rouler à la façon de ceux montrés dans le film Planète rouge, avec Val Kilmer et Carrie-AnneMoss.