Water Spike

Ce qu'il fait

Water Spike est capable de collecter l'eau présente dans l'air ambiant par condensation. Le dispositif peut fonctionner en continu et sans énergie ! Imprimable en 3D, son design a été pensé pour être modulable et donc adaptable à différentes situations.

Votre source d'inspiration

Face aux enjeux de l'eau, il est impératif de trouver des solutions pour répondre aux besoins de la population mondiale. C’est un matin de rosée que nous avons remarqué que l’eau contenue dans l’air ambiant pouvait représenter une source d’eau intéressante car très peu exploitée et relativement abondante dans certaines régions du monde. C’est alors que la nature apporte des pistes envisageables. Les cactus, dans les régions arides, sont capables de collecter efficacement l'eau et ce de manière passive grâce à leurs épines. Nous avons reproduit artificiellement ce phénomène naturel pour créer un nouveau type de collecteur d’eau : Water Spike.

Comment ça marche

Pour reproduire le mode de collecte d’un cactus, nous avons imaginé un collecteur d’eau de forme cylindrique et recouvert d’épines artificielles. Ainsi, le fonctionnement de Water Spike est sensiblement le même que pour un cactus. La rosée est la formation de gouttelettes d'eau résultant de la condensation de la vapeur d'eau lorsque la température atteint un certain seuil. Les molécules d’eau présentes dans l’air s'accumulent au bout de l'épine. Plus ces molécules d'eau s’accumulent à la pointe de l'épine, plus la goutte prend en volume et donc en masse. Différentes forces vont intervenir et vont faire glisser la goutte le long du cône pour tomber dans des trous situés au niveau des balcons. Ceux-ci ont été spécialement conçus pour limiter les frottements de la goutte sur la surface du collecteur et donc son évaporation. L’eau collectée sera ainsi stockée à l’intérieur du réservoir.

Processus de conception

Pour relever ces défis, il est essentiel d’étudier les points problématiques suivants : les matériaux les mieux adaptés pour garantir la collecte d’eau maximale, la forme géométrique optimale des épines de collecte pour maximiser l’efficacité de la collecte, la disposition de ces pointes pour couvrir la plus grande surface de collecte tout en minimisant l’évaporation. Nous avons mené des recherches sur la forme géométrique des épines d'octobre 2023 à mai 2024. Pour cela, nous avons mis en place un processus itératif d’optimisation. Concrètement, nous avons successivement évalué les performances de collecte d’eau pour différentes formes d'épines. Avec le feedback des performances, nous avons ajusté les paramètres dimensionnels de nos épines artificielles pour obtenir une forme optimisée. Nous avons ainsi pu augmenter la collecte d’eau de 158% avec un délai 2,75 fois plus rapide qu’avec une forme conique classique. Durant ces essais, le matériau utilisé était de l'ASA (Acrylonitrile Styrène Acrylate), imprimé en 3D avec une Raise 3D Pro2. Nous prévoyons de démarrer nos recherches sur les matériaux dès la rentrée 2024. Enfin, nous avons créé des balcons afin de réduire les forces de frottement entre la goutte et la surface du collecteur pour limiter les pertes par évaporation.

En quoi est-il différent ?

Water Spike est le premier dispositif de captage de l’eau à être biomimétique. Contrairement à ses concurrents, il est 100% autonome et passif en énergie pour une efficacité équivalente. Water Spike répond aussi à 4 autres enjeux : FIABILITÉ: Il est capable de capter en quantité suffisante l’humidité atmosphérique afin d’être utile au monde. ADAPTABILITÉ: Afin de rendre notre innovation accessible au plus grand nombre, il a été pensé pour être modulable. Sa forme est invariable, mais ses dimensions sont calculées en fonction de son utilisation. Son design lui permet de s’intégrer au paysage, sans le dégrader. Il a été conçu pour être démontable et transportable. VIABILITÉ: Il est 100% imprimé en 3D, ce qui permet de réduire au maximum les coûts de fabrication et d'atteindre une forte rentabilité. DURABILITÉ: Notre collecteur est fabriqué dans un matériau plastique (ASA). Il s’agit d’un dispositif renouvelable, atteignant un impact carbone le plus bas possible.

Plans pour l'avenir

Avec des applications très vastes (agriculture, humanitaire, consommation…), Water Spike aspire à bouleverser le quotidien de beaucoup de secteurs. Dans un futur proche, nous poursuivrons nos recherches pour optimiser nos performances en utilisant un processus itératif. Nous nous focaliserons d'abord sur la géométrie des épines, puis sur le matériau de celles-ci. Dans un futur plus lointain, nous produirons un prototype taille réelle. Grâce aux feedbacks, nous évaluerons les performances réelles de notre dispositif et corrigerons les problèmes. Cette étape aboutira à la commercialisation de notre dispositif dans le monde entier d’ici mi 2025.

Récompenses

PRIX DU PUBLIC - PRIX DE L’INGÉNIERIE DU FUTUR (2023) : Syntec Ingénierie récompense chaque année des projets d'ingénierie menés par des étudiants en école d'ingénieur. PRIX DE LA MEILLEURE PRÉSENTATION SCIENTIFIQUE (2024) : L'ESTP récompense un semestre de recherches scientifiques en récompensant les meilleurs projets.