La Chine extrait du carburant pour armes hypersoniques de l'eau de mer.

Selon le SCMP, des scientifiques de l'Université agricole et forestière du Nord-Ouest (Chine) ont développé une nouvelle technologie permettant l'extraction et la collecte du bore de l'eau de mer.

Le bore est un élément léger utilisé comme propergol solide pour les statoréacteurs de certains systèmes d'armement hypersonique chinois de pointe. Il constitue également un composant essentiel des aimants néodyme-fer-bore, un matériau largement utilisé dans l'industrie et la défense.

Dans un contexte de tensions commerciales liées aux minéraux stratégiques, la nécessité d'un approvisionnement stable en bore, ainsi qu'en néodyme et en fer, devient de plus en plus importante pour les chaînes d'approvisionnement mondiales.

Le bore joue un rôle crucial dans la production de carburant pour les armes hypersoniques chinoises. (Photo : SCMP)

La Chine est le plus grand consommateur mondial de bore, mais n'en est pas un producteur majeur. La majeure partie de l'approvisionnement mondial en bore provient de Turquie et des États-Unis.

L'eau de mer contient de très faibles quantités de bore que les procédés de dessalement par osmose inverse actuels ne peuvent éliminer, et dont la concentration peut même augmenter. La consommation prolongée d'eau filtrée contenant encore du bore peut être nocive pour la santé.

Dans une étude publiée le 7 novembre dans la revue Science Bulletin, l'équipe de recherche a déclaré que la technologie d'évaporation interfaciale à énergie solaire (SDIE) est considérée comme une solution durable pour la production d'eau douce.

L'équipe a indiqué que l'intégration récente d'adsorbants sélectifs au système SDIE a permis d'envisager la séparation simultanée de l'eau douce et la récupération de nombreux éléments précieux tels que le lithium, l'uranium et le césium. S'appuyant sur ce constat, elle a mis au point un système solaire permettant à la fois de produire de l'eau douce et de séparer le bore de l'eau de mer.

L'équipe a mis au point un nouveau gel, le MMS, à base d'alginate de sodium, enrichi de deux composés de haute technologie : le MXène et l'oxyde de magnésium (MgO). Le MXène est un nanomatériau bidimensionnel à structure similaire au graphène, remarquable pour son efficacité de conversion photothermique, qui accélère l'évaporation. Quant au MgO, il agit comme adsorbant, permettant la capture sélective du bore.

Le gel MMS est transformé en fines feuilles de 2 mm d'épaisseur. La couche supérieure flotte à la surface de l'eau pour absorber la lumière et échanger de l'air, tandis que la couche inférieure est immergée dans l'eau de mer pour effectuer le processus d'absorption.

Sous l'effet de la lumière solaire, l'eau s'évapore de la surface du gel, créant un gradient de concentration qui attire l'eau de mer à travers celui-ci. La partie du gel en contact avec l'eau de mer absorbe continuellement de l'eau et du bore, tandis que les particules de MgO à l'intérieur retiennent le bore.

D'après l'équipe de recherche, l'eau douce est produite par évaporation au sein du gel composite MXène-MgO, tandis que le bore s'accumule dans ce dernier. Lors d'essais en laboratoire, le système a atteint un taux d'évaporation maximal de 2,14 kg d'eau par m² de gel et par heure, et a permis de capturer 225,52 mg de bore.

L'efficacité du MMS repose sur sa structure poreuse stratifiée unique et sur la combinaison de MXène et de MgO. Le MXène absorbe la lumière et convertit l'énergie en chaleur, tandis que le MgO est un adsorbant efficace du bore. Les variations de température, de concentration et de flux au sein du gel contribuent également à l'accélération de la capture du bore.

Pour vérifier son application pratique, l'équipe a mené des essais en extérieur à Hong Kong. Après trois heures de fonctionnement, de la condensation est apparue sur la partie supérieure du dispositif. Malgré un rayonnement solaire relativement faible en mars, le gel a produit 5,20 kg d'eau/m² et a capturé 122,45 mg de bore/m². Aucun ion bore n'a été détecté dans l'eau condensée.

D'après l'équipe de recherche, le gel MMS est réutilisable à plusieurs reprises. Après sept cycles, sa capacité d'adsorption du bore est restée supérieure à 86 %, tandis que le taux d'évaporation a à peine diminué.

« Les résultats montrent que le MMS présente un grand potentiel pour produire simultanément de l'eau douce et extraire du bore de l'eau de mer ou de l'eau saumâtre », a déclaré Fan Zhimin, chef du projet de recherche, ajoutant que l'équipe souhaite continuer à évaluer le coût et l'extensibilité de la technologie pour des applications à grande échelle.

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