Résultats pour Computing for Clean Water (WCG)

 

traduction  faite par JérômeC


L'équipe de Computing for Clean Water a découvert comment l'eau peut passer à travers de minuscules nanotubes de carbone beaucoup plus facilement que ce qui avait été prévu jusqu'à présent. Cette compréhension révolutionnaire d'un processus physique fondamental ouvre un potentiel pour améliorer l'accès à l'eau potable pour des millions de personnes grâce à une filtration plus efficace de l'eau, le dessalement ainsi que des applications possibles dans les énergies propres et la médecine. Cette découverte a été publiée dans Nature Nanotechnology, la plus prestigieuse revue de la nanotechnologie dans le monde.
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Notre équipe a découvert un phénomène qui constitue une étape importante sur la voie de rendre disponible de l'eau propre pour tous ceux qui en ont le plus besoin. L'eau propre est fondamentale à la vie, et pourtant près d'un milliard de personnes dans le monde n'y ont pas accès. Ce n'est pas juste une question de confort : plus d'un million de personnes meurent chaque année de maladies causées par l'eau insalubre. Avec la croissance démographique et le changement climatique, le problème devrait empirer. Les technologies existantes de filtrage de l'eau sont souvent coûteuses, et les gens qui en ont le plus besoin sont les moins en mesure de les payer. Les recherches de Computing for Clean Water que vous avez permises avec votre puissance de calcul peuvent aider à changer le statu quo. Ces résultats passionnants viennent d'être publiés dans la revue Nature Nanotechnology, la plus prestigieuse revue de la nanotechnologie dans le monde.

 

 

Fondamentalement, notre découverte est de savoir comment nous pouvons potentiellement utiliser des nanotubes de carbone pour faire des filtres à eau qui sont plus efficaces et moins coûteux. Les nanotubes de carbone sont constitués de feuilles d'atomes de carbone d'un seul atome d'épaisseur, appelé graphène, roulées dans des tubes minuscules, avec des diamètres de quelques nanomètres - un dix-millième du diamètre d'un cheveu humain. La taille des tubes permet aux molécules d'eau de passer à travers, mais de plus grands blocs agents pathogènes et les contaminants [ne le peuvent pas], purifiant ainsi l'eau. Ils sont si petits que la communauté scientifique avait initialement pensé que l'eau ne pourrait passer à travers eux que bien trop lentement pour être utile. Cependant, les expériences antérieures ont montré que l'eau peut passe à travers, parfois beaucoup plus facilement que prévu.

Augmentation du flux pourrait signifier un filtre plus efficace, mais en raison du manque de puissance de calcul, jusqu'à présent il y avait un grand écart entre ce que les scientifiques pouvaient comprendre à partir de simulations informatiques et ce qu'ils pouvaient réellement mesurer dans des expériences. Nos efforts de recherche se sont axés sur la réduction de cet écart. En exécutant des simulations informatiques massives sur le World Community Grid avec votre aide, nous avons découvert que certains types de vibrations naturelles appelées phonons, dans des conditions particulières, peuvent conduire à un taux d'augmentation de 300% de la diffusion (une sorte de flux) de l'eau à travers des nanotubes de carbone, par rapport aux prédictions théoriques précédentes. Chose importante, étant donné que ces petites vibrations se produisent naturellement en raison de l'énergie (chaleur) thermique intrinsèquement stockée dans toutes les matières, aucune source d'énergie externe n'est nécessaire pour profiter de ce phénomène.

Que signifie cette découverte pour la recherche future? L'application immédiate est la conception de filtres à eau plus efficaces. Si les expériences confirment nos prédictions, ces filtres pourraient aider à améliorer l'accès à l'eau potable pour des millions de personnes dans le monde. Nos prédictions peuvent également conduire à une méthode moins coûteuse pour le dessalement de l'eau (le processus d'obtention de l'eau douce à partir d'eau de mer).

En utilisant ce phénomène à l'échelle nanométrique, il peut être possible de construire des membranes et les filtres qui peuvent révolutionner de nombreux processus utilisés dans les industries de l'eau ou d'autres fluides. Par exemple, cette découverte peut permettre l'éclosion de nouvelles idées sur comment les produits chimiques et les médicaments sont transportés à travers les canaux minuscules dans les parois des cellules vivantes. Avec d'autres recherches, il pourrait également être possible d'appliquer ces résultats pour améliorer le processus qui crée de l'énergie propre quand eau douce et eau salée sont mélangés, un processus connu comme l'énergie osmotique.

Ces diverses possibilités n'ont été imaginables que grâce à votre générosité: aucun autre groupe de recherche avait jamais eu la puissance de calcul nécessaire pour exécuter des simulations suffisamment détaillées pour être en mesure de comparer directement avec les conditions d'écoulement dans des filtres réels. En partenariat avec le World Community Grid et les 150 000 bénévoles qui ont participé à ce projet, nous avons pu simuler l'écoulement de l'eau à un niveau de détail encore jamais tentée auparavant, ce qui a révélé un phénomène qui n'avait pas été détecté dans les études précédentes.

Ce travail est le résultat d'une collaboration mondiale entre des chercheurs de Chine, de Suisse, d'Israël, du Royaume-Uni et d'Australie.

Merci de votre participation, nous avons été en mesure d'accomplir en quelques années ce qui aurait pris 40000 ans de calcul sur un seul ordinateur. Au nom de toute l'équipe, je tiens à dire merci aux 150.000 bénévoles du World Community Grid qui nous ont aidés dans cette recherche. Cette percée vous appartient.