Un été de chaleur et de sécheresse extrêmes dans le monde nous a rappelé que la pénurie d’eau est un problème urgent et qui ne fera qu’empirer avec le changement climatique. Déjà, plus de deux milliards de personnes dans le monde n’ont pas facilement accès à de l’eau potable, selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS).
Pour certains pays, les usines de dessalement offrent une solution: éliminer le sel de l’eau de mer pour satisfaire leurs besoins en eau douce. Le Moyen-Orient en a la plus forte concentration au monde. Mais ces usines, encore principalement alimentées par des combustibles fossiles, sont énergivores et le processus crée une eau usée extrêmement salée connue sous le nom de saumure, qui peut endommager les écosystèmes marins et les animaux lorsqu’elle est renvoyée dans la mer.
C’est pourquoi certaines startups et chercheurs mettent à jour la technologie des alambics solaires séculaires, qui n’utilise que la lumière du soleil pour purifier l’eau. Bien que la technologie soit encore loin de produire le volume d’eau douce généré par les usines de dessalement, elle pourrait s’avérer précieuse pour les communautés hors réseau ou côtières.
Distillateurs solaires flottants
La startup Manhat basée à Abu Dhabi, fondée en 2019, développe un dispositif flottant qui distille de l’eau sans nécessiter d’électricité ni créer de saumure. Il se compose d’une structure de serre qui flotte à la surface de l’océan : la lumière du soleil chauffe et évapore l’eau sous la structure – la séparant des cristaux de sel qui sont laissés dans la mer – et à mesure que les températures se refroidissent, l’eau se condense en eau douce et est recueilli à l’intérieur.
« C’est vraiment similaire au cycle naturel de l’eau », explique le Dr Saeed Alhassan Alkhazraji, fondateur de l’entreprise et professeur associé à l’Université Khalifa d’Abu Dhabi. Il dit que l’évaporation solaire a longtemps été utilisée à cette fin, mais qu’elle consiste généralement à mettre de l’eau dans un bassin où, une fois l’eau évaporée, il reste du sel.
Contrairement aux alambics solaires traditionnels, l’appareil de Manhat flotte dans l’océan, puisant l’eau directement de la mer. Le sel ne s’accumule pas dans l’appareil et l’angle du cylindre de collecte empêche les gouttelettes d’eau de s’évaporer vers la mer, explique Alhassan.
Plus tôt cette année, la technologie brevetée de Manhat a remporté le prix Water Europe Innovation pour les petites et moyennes entreprises avec des solutions révolutionnaires dans le secteur de l’eau, félicité pour sa capacité à produire de l’eau douce avec « zéro empreinte carbone et zéro rejet de saumure ».
La startup prévoit d’exploiter sa technologie dans des fermes flottantes, qui utiliseraient ses dispositifs de dessalement pour fournir de l’eau douce à l’irrigation des cultures sans avoir besoin de transport d’eau et de ses émissions associées.
Cela profiterait aux zones côtières arides où les terres sont cultivées de manière intensive, dit Alhassan. « Si vous produisez de l’eau (douce) à la surface de la mer et que vous l’utilisez pour l’agriculture, vous pouvez effectivement permettre aux terres arables de se régénérer », dit-il, ajoutant que la technologie pourrait bien fonctionner pour des pays comme les Maldives qui ont peu de terres disponibles pour usines de dessalement.
D’autres ont également innové avec des alambics solaires. En 2020, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé une unité de dessalement flottante composée d’un évaporateur multicouche qui recycle la chaleur générée lors de la condensation de la vapeur d’eau, augmentant ainsi son efficacité globale.
Alors que des tests sur le terrain sont en cours, il a été présenté comme une technologie qui pourrait «potentiellement desservir les zones côtières arides hors réseau pour fournir une source d’eau efficace et à faible coût». Les chercheurs ont suggéré qu’il pourrait être configuré comme un panneau flottant sur la mer, fournissant de l’eau douce par des tuyaux jusqu’au rivage, ou qu’il pourrait être conçu pour desservir un seul ménage, en l’utilisant au-dessus d’un réservoir d’eau de mer.
Mise à l’échelle
Geoff Townsend, qui travaille sur les innovations en matière de pénurie d’eau pour la société de traitement et d’hygiène de l’eau Ecolab, estime que s’il est peu probable que les innovations solaires remplacent le dessalement conventionnel, elles pourraient « compléter la technologie existante, en réduisant l’empreinte carbone globale du dessalement ».
Mais il prévient que « le dessalement doit généralement fournir un approvisionnement en eau très prévisible » et qu' »il y aura des inquiétudes potentielles quant à la mesure dans laquelle les changements diurnes (quotidiens) et saisonniers des performances pourraient avoir un impact sur la capacité à atteindre l’exigence de production minimale.”
Un défi encore plus grand pour ce type de technologie est l’échelle. « Un inconvénient est leur faible efficacité intrinsèque », explique Townsend, ajoutant qu’ils ont tendance à occuper beaucoup d’espace pour la petite quantité d’eau qu’ils produisent.
L’appareil du MIT s’est avéré produire environ cinq litres d’eau douce par heure pour chaque mètre carré de surface de collecte solaire. Le prototype flottant actuel de Manhat, qui couvre 2,25 mètres carrés mais n’a qu’un mètre carré ouvert à l’eau, produit 1,5 litre d’eau douce par jour – une goutte d’eau dans l’océan, étant donné que l’Organisation mondiale de la santé estime qu’une personne moyenne a besoin d’au moins 50 à 100 litres par jour pour être en bonne santé.
Alhassan dit que Manhat s’efforce d’augmenter ce volume à cinq litres en optimisant les matériaux et la conception, avec l’objectif à long terme d’atteindre au moins 20 litres. La startup a jusqu’à présent levé 130 000 dollars de financement, principalement via une collaboration avec Abu Dhabi Ports, mais avec des investissements accrus, il est convaincu que ces objectifs pourront être atteints.
Un projet pilote du concept de ferme flottante débutera l’année prochaine. En reliant plusieurs dispositifs modulaires dans une formation de grille, Manhat pense que sa technologie actuelle pourrait fournir suffisamment de dessalement pour faire pousser des cultures moins gourmandes en eau, telles que les champignons, et à mesure que les dispositifs s’améliorent, ils pourraient commencer à cibler d’autres cultures telles que la laitue ou les tomates.
Malgré les défis, Alhassan pense que les alambics solaires deviendront un jour une importante source d’eau douce. « Nous devons accepter le fait que l’eau de mer devrait être un acteur clé dans l’approvisionnement en eau douce », dit-il. « Mais nous avons besoin d’une solution qui minimisera les émissions de CO2 et éliminera complètement la saumure. »
