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Projet de Recherche sur l'Eau Potable

Recherche scientifique et technique, invention, mise au point d'un dessalinisateur solaire (solar still) à la fois très performant, et simple à fabriquer près des lieux de grand stress hydrique. Pour fournir de l'eau potable pour certaines zones défavorisés. Doit pouvoir être réalisée dans une ville pas trop éloignée de la zone d’utilisation, sous le contrôle de gens connaissant l’environnement physique et culturel des utilisateurs. Ce peuvent être des ONG, clubs service, entreprises ou particuliers locaux, qui savent trouver localement ou en occident les ressources financières nécessaires. L’installation et la formation des utilisateurs doivent pouvoir être réalisées par ces mêmes acteurs.

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© Cyril Grandpierre 2016 (CC) 1
eau de mer
eau potable
8 à 10 litres/m²/jour
soleil
Clotilde 9 ans
laborantine
2
Nous voulions consacrer les fonds à financer de la recherche à l’UTT.
Nous voulions que ces travaux de recherche :
1. permettent de faire la promotion de l’UTT et de l’enseignement
supérieur à Troyes,
2. de crée de la cohésion interne et pousse les gens à travailler ensemble
(intra et inter établissements) et
3. ait une finalité humanitaire et
4. n’ait jamais été fait ailleurs.
Association Pour le Développement de l’UTT (Université de Technologie de Troyes)
(www.adutt.fr) janvier 2015. maj juin 2016.
1-Trouver un domaine dans lequel il y a eu peu d’investissements scientifiques,
2-qui puisse donner lieu à un sujet de recherche à l’UTT, et dans d’autres
établissements de Troyes, idéalement à les faire travailler ensemble.
3-et qui puisse faire avancer la science et la technologie dans un domaine à but
exclusivement humanitaire, et à son utilisation.
4-qui puisse être l’objet d’une large communication sur les capacités de
l’enseignement supérieur de Troyes.
5-et qui permette d’aider des milliers de pauvres gens de par le monde.
© Cyril Grandpierre 2016 (CC)
3
Domaines correspondant à des besoins primaires, pouvant donner lieu à des
recherches scientifiques :
1-La maladie  aucune compétence à l’UTT
2-La faim  aucune compétence à l’UTT
3-La soif
Un problème humanitaire majeur : 1,1 milliard d’êtres
humains, soit environ 20 % de la population mondiale,
n’ont pas accès à une eau potable ou salubre.
© Cyril Grandpierre 2016 (CC)
4
La soif dans le monde
Des problèmes multiples, des solutions plurielles et complémentaires.
Il n’y a pas une infinité de types de problèmes, ni de types de solution.
Passons les en revue pour voir ce que nous pouvons faire.
De nombreuses associations humanitaires cherchent à implanter sur place les solutions
techniques connues.
On peut faire progresser les sciences et techniques en relançant de la recherche sur
des techniques anciennes abandonnées parce que n’ayant aucune rentabilité.
Le plus grand problème restera toujours de transmettre le savoir et la volonté.
© Cyril Grandpierre 2016 (CC) 4
Procédés conventionnels :
1-Pluies rares.
Pluies rares, ou durant des saisons limitées comme la
mousson. 1 à 3 mois de pluie suivis de 9 à 11 de sécheresse.
1.1-récupération de l’eau de pluie et stockage dans des
réservoirs citernes.
1.2-Barrages et canalisation.
5
Actions du Rotary au Gujarat
Procédés connus et maitrisés
depuis des millénaires.
Procédés conventionnels :
2-Eaux en sous-sol.
2.1- Nappes peu profondes accessibles par des
moyens traditionnels.
2.2- Nappes profondes  forage à grande profondeur,
en limite fortement l’utilisation.
6
Procédés connus et maitrisés depuis
des millénaires, ou inadaptés. Il y a
cependant des hommes qui font encore
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  • 1. © Cyril Grandpierre 2016 (CC) 1 eau de mer eau potable 8 à 10 litres/m²/jour soleil Clotilde 9 ans laborantine
  • 2. 2 Nous voulions consacrer les fonds à financer de la recherche à l’UTT. Nous voulions que ces travaux de recherche : 1. permettent de faire la promotion de l’UTT et de l’enseignement supérieur à Troyes, 2. de crée de la cohésion interne et pousse les gens à travailler ensemble (intra et inter établissements) et 3. ait une finalité humanitaire et 4. n’ait jamais été fait ailleurs. Association Pour le Développement de l’UTT (Université de Technologie de Troyes) (www.adutt.fr) janvier 2015. maj juin 2016. 1-Trouver un domaine dans lequel il y a eu peu d’investissements scientifiques, 2-qui puisse donner lieu à un sujet de recherche à l’UTT, et dans d’autres établissements de Troyes, idéalement à les faire travailler ensemble. 3-et qui puisse faire avancer la science et la technologie dans un domaine à but exclusivement humanitaire, et à son utilisation. 4-qui puisse être l’objet d’une large communication sur les capacités de l’enseignement supérieur de Troyes. 5-et qui permette d’aider des milliers de pauvres gens de par le monde. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 3. 3 Domaines correspondant à des besoins primaires, pouvant donner lieu à des recherches scientifiques : 1-La maladie  aucune compétence à l’UTT 2-La faim  aucune compétence à l’UTT 3-La soif Un problème humanitaire majeur : 1,1 milliard d’êtres humains, soit environ 20 % de la population mondiale, n’ont pas accès à une eau potable ou salubre. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 4. 4 La soif dans le monde Des problèmes multiples, des solutions plurielles et complémentaires. Il n’y a pas une infinité de types de problèmes, ni de types de solution. Passons les en revue pour voir ce que nous pouvons faire. De nombreuses associations humanitaires cherchent à implanter sur place les solutions techniques connues. On peut faire progresser les sciences et techniques en relançant de la recherche sur des techniques anciennes abandonnées parce que n’ayant aucune rentabilité. Le plus grand problème restera toujours de transmettre le savoir et la volonté. © Cyril Grandpierre 2016 (CC) 4
  • 5. Procédés conventionnels : 1-Pluies rares. Pluies rares, ou durant des saisons limitées comme la mousson. 1 à 3 mois de pluie suivis de 9 à 11 de sécheresse. 1.1-récupération de l’eau de pluie et stockage dans des réservoirs citernes. 1.2-Barrages et canalisation. 5 Actions du Rotary au Gujarat Procédés connus et maitrisés depuis des millénaires.
  • 6. Procédés conventionnels : 2-Eaux en sous-sol. 2.1- Nappes peu profondes accessibles par des moyens traditionnels. 2.2- Nappes profondes  forage à grande profondeur, en limite fortement l’utilisation. 6 Procédés connus et maitrisés depuis des millénaires, ou inadaptés. Il y a cependant des hommes qui font encore progresser la science dans ce domaine.
  • 7. Procédés non conventionnels : 3-Eaux polluées par des amibes, bactéries.. 3.1- Filtration par bougies de porcelaine ou céramique. Des chercheurs de l’Institut fédéral de Technologie de Zurich ont annoncé que ce nouveau filtre baptisé DrinkPure est constitué d’un dispositif simple que l’on peut visser sur n’importe quelle bouteille plastique. 3.2- (pour mémoire) Traitement chimique désinfectant, bactéricide. Micropur. Eau de Javel . Non applicables sur notre cible. 7  Des recherches récentes ont permis de faire progresser la technique.
  • 8. Procédés non conventionnels : 3-Eaux polluées par des amibes, bactéries.. 3.3- Désinfection solaire. (découverte par le professeur Aftim Acra de l’université américaine de Beirut dans les années 1980) -les UV-A interfèrent avec le métabolisme et détruisent la structure de la cellule de la bactérie ; -les UV-A de longueur d’onde 320-400 nm réagissent avec l’oxygène dissous dans l’eau et produisent une forme très réactive d’oxygène – le radical d’oxygène libre – et des peroxydes d’hydrogène ; ceux-ci détruisent les germes pathogènes ; -les radiations infrarouges chauffent l’eau. Quand la température de l’eau dépasse les 50 °C, le processus de désinfection s’accélère. 8  Des recherches récentes ont permis de faire progresser la technique. Piste N°4 : dans le monde 5000 enfants meurent chaque jour par ingestion d’eau insalubre, alors que toutes les techniques de destruction des germes pathogènes sont connues et d’un coût dérisoire. Pourquoi le savoir n’arrive t-il pas jusqu’à eux ?
  • 9. Des chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven , aux Pays-Bas et de l'Université Polytechnique de Hong Kong, en Chine, ont transformé un tissu en coton en un matériau de collecte d'eau en le revêtant d'un polymère appelé PNIPAAm. Procédés non conventionnels : 4- pièges à brume et rosée. Cette technologie est réellement efficace. Elle est maintenant appliquée ou à l’étude dans 25 pays. Par exemple, des capteurs de brouillard viennent d’être installés au Yémen et au Chili, et d’autres projets sont en cours d’évaluation , à Haïti et au Népal. 9  Des recherches récentes ont permis de faire progresser la technique.
  • 10. Procédés non conventionnels : 5- Séparation de l’eau contenant des sels dissous. le nombre de cancers liés aux sels d’arsenic contenu dans l’eau des puits au Bengladesh atteins 3.000 par an. Ouest du Bengale, Bangladesh et Vietnam où au moins 10 millions de personnes sont exposées à des taux d'arsenic dans l'eau dépassant les seuils de toxicité ; jusqu'à un million de puits creusés dans les dépôts alluviaux du Gange sont contaminés par l'arsenic, avec des taux atteignant localement 1 000 mg/litre au Bangladesh et au Bengale occidental et au Viêt Nam. 5.1- Les sels d’arsenic. Concentrations <=1 g/l. 10
  • 11. 1- Osmose inverse: Pression osmotique = 0,7 x concentration en g/l. Nécessite des filtres nanométriques, des pressions de 60 à 80 bars donc beaucoup d’énergie, et un entretien sophistiqué. C’est la technique industrielle la plus efficace, inadaptée à notre cible. Techniques de séparation de l’eau contenant des sels dissous. Des concentrations très faibles comme l’arsenic ne nécessiteraient que des pressions faibles. Exemple concentration <1g/l  pression osmotique suffisante 1 bar (10m de colonne d’eau). 11 Piste N°3 : Est il possible d’adapter les membranes existantes à des installations locales sans pompes ?
  • 12. Techniques de séparation de l’eau contenant des sels dissous. 2- Distillation solaire moderne: Utilisation de l’énergie solaire pour évaporer l’eau salée et la condenser. Bon rendements > à 10 Litres d’eau/m²/jour. Appareils onéreux demandant de l’entretien inadaptés à une utilisation locale. Rendement indépendant de la concentration en sels. Suivi solaire et concentration. Evaporation sous vide. Evaporation à effets multiples. Piste N°2 : Est il possible de les simplifier pour les adapter à des installations locales ? 12
  • 13. Techniques de séparation de l’eau contenant des sels dissous. 3- Distillation solaire passive : évaporation de l’eau et condensation. Adapté à ces pays mais rendements trop faibles 2 à 3 litres d’eau/m²/jour. Rendement indépendant de la concentration en sels. Le distillateur solaire a été utilisé dès 1872 dans les mines de nitrates du nord du Chili. Il permettait de fournir de l'eau potable à partir de l'eau salée à très forte concentration de sel. Un module de 2 mètres de large sur 50 mètres de long produisait 330 litres d'eau pure par jour dans des conditions idéales. 13
  • 14. Distillation solaire passive … Piste N°1 : Est il possible de les rendre plus efficaces, plus simples à installer et entretenir et plus économiques à construire ? 14 …ou plus sophistiqué.
  • 15. 15 Des recherches préliminaires personnelles depuis janvier 2015: 1-Etude sur les recherches universitaires et industrielles depuis 50 ans. Et recherche/analyse de brevets. 2-Recherche d’applications par les ONG. 3-Un laboratoire dans ma cave avec un soleil artificiel. 4-Et aux beaux jours dans mon jardin parfois ensoleillé. 5-Après 6 mois de recherches : le 17 juin, température maxi 24°C, journée ensoleillée avec quelques nuages, le démonstrateur N°5 de 0,25 m² a produit 2¼ litres d’eau distillée, soit 8 à 9 litres par m² et par jour. Un panneau de 3m² peut donc suffire à une famille, la faisabilité technique du projet est démontrée. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 16. 16 Matot Braine 17/08/15 Cyril G. UTT Étudiants < programmes écoles + clubs Clubs service Troyes : Rotary, Lions, Kiwanys Clubs service locaux € Caisse de résonnance médiatique Mise en œuvre sur le terrain Améliorer ou sauver la vie de milliers d’hommes € Brevet Projet de Recherche sur l’Eau Potable Autres ONG Autres ONG financement recherche communication mise en œuvre Recherches préliminaires € Ok CA du 9/03/15 Ok du Directeur du 14/01/15, Président , Conseil Général CA UTT du 12/03/15 En cours : Rotary International USA, France volontaires, Croix Rouge etc. € € € Info & € Info & € € Info ADUTT CREIDD Centre de Recherches et d’Etudes Interdisciplinaires sur le Développement Durable. Pr Serge Rohmer : Etude, Mise au point, recherche scientifique, publications. -1 chercheur coordinateur serge.rohmer@utt.fr -8 enseignants de l’enseignement supérieur Troyen (UTT, ESC, EPF, MstICE, IUT) -58 étudiants. Travaillent ensemble  de la science  de la technologie  de l’eau potable pour les plus démunis. www.adutt.fr © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 17. 17 Le projet a été lancé il y a 1 an, il est temps de faire le point sur ses échecs et ses réussites, et surtout l’évolution de ses objectifs. Le but initial était d’utiliser les fonds de l’association pour financer de la recherche à l’UTT sur un projet humanitaire, dont la réussite permettrait de faire une promotion de cette université dans des domaines où elle n’était pas présente. Alors que tout démarrait apparemment comme espéré avec de nombreux étudiants et professeurs impliqués ; fin décembre nous avons dû constater que, l’exigence de notre association de contrôler l’usage des fonds pour qu’il corresponde bien à l’objectif prévu était incompatible avec les us et coutumes de l’Université, et les objectifs pédagogiques des professeurs était également difficilement compatibles avec un objectif rigoureusement défini. Un conseil d’administration de l’ADUTT du 14 janvier a donc pris la décision « de suspendre à titre provisoire et conservatoire la proposition de financement de recherche qu’elle avait faite, jusqu’à ce qu’une convention puisse être signée, tenant compte des souhaits de l’ADUTT. » Alors tout s’arrête ? NON ! Le point, 1 an après le lancement. janvier 2016 Après tout je suis ingénieur, ancien industriel, inventeur, un brin scientifique, et j’ai des moyens financiers personnels suffisants et du temps, je peux donc continuer ce sujet qui me passionne et que j’ai mené seul jusqu’ici. Pendant ces 12 mois, j’ai fait de nombreuses recherches, construit plusieurs prototypes et bancs d’essais, ce qui a conduit au brevet d’un appareil, probablement le plus efficace existant aujourd’hui, mais trop complexe à mon avis pour être fabriqué dans les zones concernées. J’ai donc réorienté mes recherches pour arriver à un modèle d’une grande simplicité et néanmoins aussi performant. Si le projet principal de promotion de l’UTT semble compromis, le projet secondaire humanitaire se porte bien, d’autant plus qu’un petit groupe d’étudiants passionnés continue à travailler avec moi sur le sujet. Le projet évolue. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 18. 18 Dernier essai au soleil en Novembre d’un appareil plat à tapis fixe. 29 mars. Un groupe de 7 étudiants de l’ESC et de l’EPF a travaillé sur ce projet pendant 7 mois et a fait du bon boulot. Ils ont trouvés le lieu d’implantation des premiers prototypes : le Sénégal à l’est de Mbour, où les puits dans la nappe phréatique deviennent de plus en plus salés. Ils ont trouvés des contacts intéressés au Sénégal pour mettre tout cela en œuvre : une ONG très active dans les domaines de l’accès à l’eau ; et les clubs service de Dakar. Ils ont créés une vidéo « draw my project » youtu.be/zMUwTW2LSMQ. Puis ils ont trouvés et étudiés tout ce qui existait dans le monde comme dessalinisateurs solaires, ce qui nous facilitera la tâche pour la mise en œuvre finale. Bref un bon soutien qui contraste avec ce que j’ai obtenu de l’UTT. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 19. 19 20 AVRIL 2016- Après 6 mois de tests, des centaines d'expériences, des milliers de mesures, la fabrication, modification, réglages de nombreux modèles dans le laboratoire-cave, les appareils ont enfin pu sortir dans le jardin, pour les premiers jours de soleil du printemps. Cela a permis confirmer tout ce qui avait été mesuré cet hiver au labo. Avec les dernières découvertes, un appareil sans aucune pièce mobile, peut être aussi performant que celui à moteur. Ces deux appareils produisent de l’ordre de 3 fois plus que le modèle classique de référence. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)
  • 20. 20 23 Juin. Première journée chaude et ensoleillée de l'année. Le prototype de 1m² a produit 8,3 litres en 24heures, ce qui est conforme aux expérimentations précédentes. Les opérations scientifiques et techniques sont terminées. Là on est à 47° de latitude Nord, ce qui est loin d’être idéal. Sous les tropiques on devrait facilement atteindre 10 l/m²/jour, mais seuls des essais sur place permettrons de le savoir. Brevet FR16/00762 déposé le 10 mai 2016. Le manuel expliquant les éléments scientifiques, la fabrication et la mise en route est en cours de rédaction.. Si vous voulez en savoir plus écrivez moi à cyril@adutt.fr . Dites moi qui vous êtes et votre projet. Tous mes brevets et travaux sont d’usage libre et gratuit en Creative Commons. © Cyril Grandpierre 2016 (CC)