Par ChrissM, PRODPRESS
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France , 20 mars 2025 — Et si la solution pour atténuer les sécheresses ou réguler les précipitations résidait dans un matériau nanostructuré à base de graphène ? C’est ce que propose le brevet US 2022/0002159, déposé par des chercheurs de l’Université Khalifa (Abu Dhabi). Leur innovation : un composite 3D d’oxyde de graphène réduit (rGO) et de nanoparticules de silice (SiO₂), capable d’initier la formation de glace dès -8°C. Une avancée majeure pour l’ensemencement des nuages, domaine jusqu’ici limité par des matériaux toxiques ou peu efficaces.

L’ensemencement des nuages en quête d’alternatives

L’ensemencement des nuages, utilisé depuis les années 1940, repose sur l’injection de particules (comme l’iodure d’argent, AgI) pour déclencher des précipitations. Problème : l’AgI, bien qu’efficace, nécessite des températures inférieures à -25°C et soulève des inquiétudes environnementales. De plus, les bactéries Pseudomonas syringae, autre alternative, coûtent cher et ne fonctionnent qu’à court terme.

« Les matériaux actuels ont des limites thermiques et écologiques. Notre composite résout ces deux enjeux », explique le Dr Linda Zou, co-inventrice du brevet.

Le PrGO-SN : un matériau aux super-pouvoirs

Nommé PrGO-SN, ce composite combine :

• Un réseau 3D d’oxyde de graphène réduit : sa structure hexagonale épouse celle de la glace, servant de « moule » pour les cristaux.
• Des nanoparticules de silice : hydrophiles, elles captent la vapeur d’eau et empêchent l’agrégation du graphène, augmentant la surface active (178,84 m²/g contre 167,31 m²/g pour le rGO seul).

Résultat : le PrGO-SN adsorbe 118,86 cm³/g d’eau à faible humidité, et son angle de contact de 36,2° (contre 131,1° pour l’AgI) le rend ultra-hydrophile. Autre atout : sa porosité (pores de 10 à 100 nm) favorise la condensation, même en dessous du point de saturation.

Synthèse et preuves expérimentales

Le matériau est produit via une méthode hydrothermale en une étape :

1. Mélange d’oxyde de graphène, d’éthanol, d’ammoniaque et de tétraéthyl orthosilicate.
2. Sonication et chauffage à 180°C pendant 12 heures.
3. Lyophilisation pour préserver la structure 3D.

Les tests en microscope électronique environnemental (E-SEM) ont confirmé une nucléation de glace à -8°C avec seulement 5 à 8 % de sursaturation. Les cristaux adoptent une forme hexagonale dans les cavités du matériau, ou fusionnent en masse compacte sur les surfaces lisses (voir images ci-jointes).

Vers une pluie artificielle plus verte

Avec une activité de nucléation maintenue même en dessous de -8°C, le PrGO-SN surpasse l’AgI en température et en sécurité écologique. « C’est une percée pour l’ensemencement des nuages froids, mais aussi pour la cryoconservation ou l’industrie agroalimentaire », souligne Haoran Liang, co-inventeur.

Reste à valider son déploiement à grande échelle. Mais une chose est sûre : ce matériau ouvre une nouvelle ère dans la gestion des ressources en eau, alliant nanotechnologies et durabilité.

Crédits visuels : Images E-SEM extraites du brevet US 2022/0002159, montrant la croissance de glace sur le PrGO-SN.
À suivre : PRODPRESS enquêtera sur les premiers tests terrain de ce composite révolutionnaire.

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