Quelle quantité d'énergie faut-il pour évaporer un litre d'eau ? Beaucoup. C'est la « limite thermique » qui a toujours freiné les systèmes de captage d'eau atmosphérique : excellents pour absorber l'humidité, mais très inefficaces pour la libérer. Mais que se passerait-il si, au lieu de chauffer l'eau pour l'évaporer, on la secouait ? ultrasonC'est l'intuition du MIT : un actionneur qui vibre à 20 000 cycles par seconde, extrayant des gouttelettes d'eau de l'air en 2 à 7 minutes au lieu des heures nécessaires au soleil.
Le système atteint une efficacité énergétique de 428 %, 45 fois plus efficace que les méthodes thermiques traditionnelles. L'air sec masque l'humidité : il suffit de le faire vibrer à la bonne fréquence.
Le problème initial : des matériaux avides qui ne lâchent rien
Les matériaux utilisés pour la captation de l'eau atmosphérique sont paradoxalement victimes de leur propre succès. Elles captent l'humidité avec une telle ténacité qu'elles ne veulent plus la libérer.. Le hydrogelle éponges métalliquesle aérogelIls absorbent tous très bien la vapeur d'eau présente dans l'air. Même dans les déserts les plus arides, il y a toujours une certaine quantité d'humidité atmosphérique à capter. La question est de savoir ce qui va se passer ensuite.
« Tout matériau qui retient très bien l'eau ne cherche pas à s'en séparer », explique-t-il. Svetlana Boriskina, chercheur principal au département de génie mécanique du MIT. L'étude a été publiée dans Nature Communications. Le 18 novembre 2025 débute précisément à partir de ce paradoxe : Les systèmes solaires thermiques peuvent mettre des heures, voire des jours, à récupérer l'eau captée par les matériaux hygroscopiques..
Trop lent, trop inefficace. Et trop dépendant des conditions météorologiques.
La solution : faire danser les molécules et extraire l'eau de l'air grâce aux ultrasons.
Le tournant est survenu lors de la rencontre de deux mondes. Ikra Iftekhar ShuvoL'auteure principale de l'étude, doctorante en arts et sciences des médias, travaillait sur les ultrasons pour les dispositifs médicaux portables. Boriskina, quant à elle, cherchait un moyen d'accélérer l'extraction d'eau à partir de matériaux atmosphériques. Bingo ! Un mélange explosif : les deux projets de recherche semblaient faits l'un pour l'autre.
Les ultrasons sont des ondes de pression sonore vibrant à une fréquence supérieure à 20 kilohertz : invisibles et inaudibles, elles n’en demeurent pas moins physiquement puissantes à l’échelle moléculaire. L’équipe a conçu un actionneur ultrasonique composé d’un anneau plat en céramique qui vibre lorsqu’il est soumis à une tension électrique, entouré d’un second anneau muni de micro-buses. Lorsqu’un hydrogel saturé d’eau est placé sur le dispositif, les ultrasons rompent les liaisons hydrogène faibles qui retiennent les molécules d’eau.
« Avec le ultrason « Nous pouvons rompre précisément les liaisons faibles entre les molécules d’eau et les sites où elles sont retenues », explique Shuvo.
« C’est comme si l’eau dansait avec les vagues, et cette perturbation ciblée crée une dynamique qui libère les molécules d’eau. »
Enfin, les gouttelettes d'eau présentes dans l'air tombent par les buses dans des récipients de collecte, situés au-dessus et en dessous de l'anneau vibrant.
Les chiffres : 45 fois plus efficace que le soleil
Des tests réalisés en chambre climatique à différents niveaux d'humidité ont donné des résultats concluants. L'appareil à ultrasons a libéré suffisamment d'eau pour sécher complètement les échantillons de matériau absorbant en 2 à 7 minutes. Les systèmes thermiques classiques nécessitent des dizaines de minutes, voire des heures, pour obtenir le même résultat.
L'efficacité énergétique parle d'elle-même : consommation moyenne de 0,535 MJ/kg contre 24 MJ/kg pour les systèmes thermiques. Rendement de 428 % contre 9,5 % d'évaporation solaireIl s'agit d'un bond de 45 fois, dépassant la limite thermodynamique de l'enthalpie d'évaporation de l'eau.
Dans la pratique, Le système utilise moins d'énergie que celle théoriquement nécessaire pour évaporer l'eau, car il ne l'évapore pas du tout : il la fait passer directement à l'état liquide par simple agitation..
Cycles multiples : le véritable avantage
C'est la vitesse d'extraction qui change tout. Avec les systèmes solaires thermiques, on peut effectuer un cycle par jour si tout se passe bien ; avec les ultrasons, on peut en effectuer plusieurs. L'hydrogel met 40 minutes à absorber l'humidité de l'air à 75 % d'humidité relative. L'actionneur piézoélectrique l'extrait en 2 minutesAbsorption-extraction-absorption : cycles continus alimentés par une petite cellule solaire.
« Il s'agit de la quantité d'eau que l'on peut extraire par jour », souligne Boriskina.
« Grâce aux ultrasons, nous pouvons récupérer l'eau rapidement et répéter le cycle indéfiniment. Cela peut se traduire par des volumes considérables au cours d'une journée. »
Oui, mais alors, quelle quantité d'eau pouvons-nous extraire de l'air ?
Les projections sur un système à échelle réduite avec 1 mètre carré de matériau absorbant suggèrent plus de 10 litres d'eau par jour à 75 % d'humidité. Même dans les climats les plus secs, où l'humidité relative chute à 30-40 %, le système maintiendrait des rendements utilisables grâce à de multiples cycles.
De l'eau extraite de l'air en 2 minutes : du désert à votre fenêtre (et retour)
« L’avantage de ce dispositif est qu’il est totalement complémentaire et peut être ajouté comme composant à presque tous les matériaux absorbants », explique Boriskina. L'idée est une application domestique : Un matériau à absorption rapide est associé à un actionneur ultrasonique de la taille d'une fenêtre. Lorsque le matériau est saturé, l'actionneur s'active brièvement grâce à l'énergie d'une cellule photovoltaïque, libérant ainsi l'eau collectée et amorçant un nouveau cycle.
Le co-auteur Michael Garrett souligne comment « en apprenant comment nos signaux se propagent, nous obtenons des informations précieuses sur la manière de concevoir les systèmes futurs. Les méthodes développées pour modéliser ces signaux faibles pourraient également être appliquées à l'astronomie, à la défense planétaire et à la surveillance environnementale.
Ces travaux ont été soutenus par le laboratoire MIT Abdul Latif Jameel sur les systèmes d'eau et d'alimentation et par le fonds MIT-Israël Zuckerman STEM. Comme je le disais déjà il y a deux ansLa récupération de l'eau atmosphérique est en train de devenir un véritable marché. Maintenant, avec la ultrason, cela devient encore plus vrai.
L'air contient de l'eau. Toujours, même dans les déserts. Et si on arrive à la faire « danser » assez vite, on en aura autant qu'on veut.
