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Pénurie d’eau et agriculture : la piste des sources « non conventionnelles »

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Aux États-Unis, l’Alliance nationale pour l’innovation dans le domaine de l’eau s’intéresse à un secteur particulièrement consommateur de cette précieuse ressource : l’agriculture.

Bien que 71 % de la Terre soit recouverte d’océans, les besoins en eau douce de l’humanité dépendent de moins de 1 % de l’eau totale de la planète. Ces réserves se présentent sous la forme d’aquifères ou de rivières alimentées par le manteau neigeux. L’or bleu est ainsi pompé dans le sol, traité, bu ou utilisé pour irriguer les cultures, puis rejeté.

Entre la hausse de la population mondiale, qui devrait dépasser les 10 milliards d’habitants d’ici à 2050, et la pénurie d’eau – un défi majeur de notre époque –, il est temps de repenser ce modèle.

Réutiliser l’eau, sous toutes ses formes et pour tout !

C’est le défi que s’est lancé l’université d’État du Colorado. L’établissement est partenaire fondateur du réseau de recherche du ministère américain de l’Énergie, baptisé National Alliance for Water Innovation (littéralement Alliance nationale pour l’innovation dans le domaine de l’eau).

Dotée d’un budget de 110 millions de dollars, la structure se concentre sur le développement de technologies de traitement et de réutilisation des sources d’eau non traditionnelles. Toutes les pistes sont envisagées :

L’exploitation de ces sources pourrait résoudre de nombreux problèmes de pénurie d’eau dans les années à venir. Toutefois, il n’existe actuellement aucun moyen économiquement viable et à grande échelle. La vision des dirigeants de l’Alliance porte sur une « économie circulaire de l’eau » : l’eau récupérée serait utilisée pour tout, des champs agricoles aux sites de fracturation, à un coût et à une intensité énergétique comparables – voire supérieurs – aux sources d’eau douce conventionnelles actuelles.

L’agriculture, un secteur très gourmand en eau

Thomas Borch est professeur au Département des sciences du sol et des cultures, et chercheur en chimie environnementale et agricole à l’université du Colorado. Il dirige une équipe composée de spécialistes en génie mécanique, en génie civil et environnemental ou encore en génie des systèmes. Celle-ci doit apporter une expertise variée à l’Alliance, laquelle achèvera ses travaux au cours des prochaines années.

Cette équipe pluridisciplinaire se concentre principalement sur le secteur agricole, l’un des cinq grands domaines d’étude de l’Alliance, les autres étant l’énergie, l’extraction des ressources, l’industrie et l’eau municipale. Borch a d’ailleurs récemment participé, avec Dion Dionysiou de l’université de Cincinnati, à la création d’une feuille de route technologique du secteur agricole.

Ce document fait le point sur l’état actuel et les défis du traitement et de la réutilisation de l’eau dans des applications agricoles telles que l’irrigation et la transformation de la viande. La feuille de route insiste notamment sur l’importance des besoins en eau de l’agriculture. Elle décrit également les différents domaines dans lesquels il est possible d’utiliser de l’eau « non traditionnelle », comme :

Ces travaux sont à remettre dans un contexte global de manque d’eau aux États-Unis. Les gestionnaires de l’eau de 40 États s’attendent à des pénuries d’eau au cours des prochaines années. En 2017, sur le sol américain, les 360 millions d’hectares de terres agricoles ont utilisé plus de 100 trillions de litres d’eau. Ainsi, l’agriculture représente en moyenne 80 % de la consommation d’eau de la nation. « L’agriculture est le secteur le plus important en termes de prélèvements d’eau douce dans le monde », confirme Thomas Borch.

Le dessalement, fer de lance de l’Alliance

L’Alliance nationale pour l’innovation dans le domaine de l’eau a donc pour mission de développer des technologies évolutives de dessalement, c’est-à-dire l’élimination des sels et des contaminants des sources d’eau non traditionnelles.

Une étape nécessaire pour traiter les eaux non conventionnelles

« Quand nous parlons d’eau non traditionnelle, nous entendons tout ce qui n’est pas de l’eau douce, explique Borch. Cela inclut les eaux usées municipales, l’eau produite par le pétrole et le gaz – conventionnels et non conventionnels – les eaux souterraines saumâtres, l’eau de mer, le drainage agricole, etc. Nous en avons beaucoup, mais pour pouvoir l’utiliser, nous devons d’abord la traiter. »

Il existe bien des usines de dessalement dans le monde entier. Elles ne sont cependant pas très répandues, le procédé étant notoirement coûteux et énergivore. Le dessalement crée, en outre, une saumure salée comme sous-produit. En plus d’être toxique pour les plantes et les humains, celle-ci peut contenir des métaux lourds difficiles à éliminer. La gestion de la saumure représente, par conséquent, une préoccupation majeure pour les chercheurs.

Des techniques de filtration innovantes

Pour en venir au processus en lui-même, le dessalement est généralement effectué par osmose inverse. L’eau contaminée est ainsi forcée de traverser une membrane pour séparer l’eau douce des impuretés. L’amélioration de ces procédés membranaires et du traitement des eaux usées industrielles par dessalement se trouve au cœur des missions de l’Alliance.

Ces nouveaux procédés pour obtenir de l’eau douce représentent des défis d’ordre technique, juridique et économique. Mais au-delà, des considérations sociales sont aussi à prendre en compte. Le public aura-t-il confiance dans une eau d’irrigation qui était auparavant une eau usée ? Les individus seront-ils prêts à investir dans des sources d’eau qui ne proviennent pas d’une réserve d’eau douce ?

À l’avenir, l’Alliance nationale pour l’innovation dans le domaine de l’eau prévoit de financer des projets de recherche internes et externes portant sur diverses thématiques. L’objectif : voir émerger la prochaine génération de technologies de traitement et de réutilisation des eaux non traditionnelles.

 

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