Même sans chaleur l’eau peut s’évaporer, et ça change tout

PHYSIQUE - L’eau mouille, le feu brûle… Il est certaines lois de la physique-chimie que l’on pense connaître depuis notre éveil au monde. C’est le cas de la relation entre la chaleur et l’eau : la première fait s’évaporer la seconde, on le voit à l’œuvre dans l’eau des nouilles aussi bien que dans le cycle de l’eau. Et pourtant, la découverte d’une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) vient de donner un grand coup de pied dans cette loi primordiale.

Publiée dans la revue PNAS le 30 octobre, l’étude documente ainsi une expérience réalisée avec de l’eau, présentée ici sous forme d’hydrogel, et soumise à de la lumière, mais sans la chaleur qui souvent va avec (quand il fait grand soleil, la température est souvent plus élevée que la normale). Le résultat a de quoi surprendre : l’évaporation se fait à la surface du liquide. Plus étonnant encore : dans certaines conditions, cette évaporation est plus forte que lorsque le liquide est chauffé.

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^{L’expérience à l’œuvre. (Images MIT)}

Cela vous semble trop étrange pour être vrai ? Rappelez-vous que l’évaporation sans chaleur (et sans addition de lumière) est un phénomène déjà bien documenté. Dans certaines circonstances de pression atmosphérique, l’eau se transforme d’elle-même en fumée. Une pression extrêmement basse au-dessus de la surface d’un liquide, même à une température de 0 degré Celsius, va provoquer une légère évaporation en surface : un processus que les météorologues connaissent bien.

La porte ouverte à nombre d’innovations

Mais ici, il s’agit d’une autre interaction, comme le comprennent les chercheurs du MIT. Pour expliquer les résultats obtenus, les chercheurs pensent en effet que les molécules de lumières (les photons) sont capables de casser la liaison des molécules d’eau entre elles. C’est ce lien qui donne à l’eau ses propriétés uniques, comme celle de former des gouttelettes par exemple On parle de « liaison hydrogène ». Si l’on casse ces liaisons à la surface du liquide, plus rien n’empêche les molécules de H2O de s’évaporer.

Les résultats obtenus sont fascinants, parce qu’ils fournissent une explication à de nombreuses mesures de l’évaporation réelle, qui ne correspondaient pas aux tests faits en laboratoire. Pour faire simple, l’eau s’évaporait beaucoup plus rapidement que ce qui devrait être avec la simple action de la chaleur, qui en faisant s’agiter les molécules d’eau conduit également à leur évaporation.

La découverte de ce mécanisme ouvre grand les portes à de nombreuses avancées. Non seulement, si l’expérience se confirme, on pourra plus justement modéliser le fonctionnement de la biosphère, mais aussi l’impact du réchauffement sur les océans, la formation des nuages… Mais ce n’est pas tout.

L’un des auteurs de l’étude, le professeur Gang Chen, met dans la revue du MIT l’accent sur les possibilités nouvelles de dessalinisation de l’eau, dans un contexte où l’eau douce se raréfie. Le scientifique estime ainsi que l’efficacité de la récupération d’eau buvable pourrait être multipliée par trois ou quatre : tout cela grâce à un peu de lumière.

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