La production et la consommation d'énergie par prélèvement massives de combustibles fossiles contribuent à la modification de l'équilibre thermique à la surface de la terre en produisant des gaz à effet de serre auxquels on attribue le réchauffement actuel de la planète. Elle a introduit un excès des émissions de CO2 qui n'a pas encore trouvé sa place dans le cycle de la matière organique et a contribué à l'augmentation de l'effet de serre. Une des voies explorée consiste à rechercher et à utiliser de nouvelles technologies sobres et propres, qui ne conduisent ni à l'épuisement des ressources ni à la modification de l'environnement et permettent un développement durable. Une des applications du solaire thermique est la production de l'eau douce à partir d'eau saumâtre et/ou d'eau salée ce qui nous ramène à développer les distillateurs solaires. Pour cela, on a besoin de connaître et d'améliorer le comportement des matériaux utilisés pour la conception de ses dispositifs, notamment les matériaux fonctionnels, qu'on utilise pour leurs propriétés physiques en général.

On s'intéressera dans ce travail aux matériaux polymères utilisés comme film noir absorbeur de chaleur et plus précisément le polyéthylène (PE). D'après la norme ISO 9080:2003, les films en PE sont censés résister à une pression hydrostatique constante pendant une durée de 50 ans à température ambiante (20°C) avec l'eau comme fluide interne. La question de la durabilité du PE est alors clairement posée. En effet, des ruptures prématurées ont été constatées depuis une dizaine d'années, et ceci est dû essentiellement aux canicules de chaleur qui amplifient le phénomène.

Notre objectif étant, tout d'abord, l'étude du comportement énergétique du PE comme absorbeur de chaleur, et ensuite voir l'influence du son vieillissement sur la durabilité et l'efficacité des distillateurs solaires.

Une problématique de l'étude est proposée pour faire un choix sur le type de matériau utilisé c'est-à-dire le polyéthylène comme matériau absorbeur de chaleur et montre les forts enjeux associés à cette étude. Par la suite, nous décrirons le rôle et l'intérêt du choix du matériau étudié dans la réalisation et la conception du distillateur solaire. Ainsi, on procède à la caractérisation physico-chimique du matériau d'étude et à l'analyse de sa microstructure initiale. De ce fait, nous effectuons des mesures de l'émissivité, de la conductivité thermique du matériau étudié pour valider notre choix.

Les discussions ont portés sur les résultats des expositions solaires qui ont montrés qu'une température maximale de 90°C a été obtenue à la surface de l'absorbeur et qui a permis au système de fonctionner jusqu'à une certaine heure après le coucher du soleil, en particulier pour une épaisseur de nappe d'eau supérieure à 3cm ; il en résulte donc une augmentation du rendement global du dispositif. Par ailleurs, on a remarqué que le débit de production ne dévient mesurable que lorsque le gradient de température entre la nappe et le vitrage avoisine une température de 10°C. L'influence d'isolation est très marquée ; avec le bois tout seul on atteint à peine des températures de 50°C, mais en combinant à ce dernier le système en aluminium brillant (réflecteur), on dépasse 70°C. De même l'épaisseur de la nappe d'eau illustre son influence en l'obtention de production nocturne lorsque l'épaisseur avoisine 3cm. On a utilisé d'autres combinaisons et on a atteint des températures supérieures à 90 °C.

Les résultats numériques de la modélisation ont montrés qu'ils sont en adéquation avec ceux obtenus expérimentalement, sauf qu'on constate qu'il y a un petit décalage dans la distribution de température suite à un problème de perte thermique due essentiellement à une déperdition de la chaleur au niveau de l'isolation.

L'étude du vieillissement du film polymère en PE suite à son utilisation au sein distillateur solaire nous ramène à caractériser des échantillons vieillis, après utilisation où différentes techniques sont mises en œuvre pour déterminer la cinétique de dégradation du PE qui affecte ses propriétés mécaniques. Ces essais consistent essentiellement en des essais en laboratoire qui sont le plus représentatif de la sollicitation réelle.