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Quelles solutions face à la pénurie d'eau dans le monde ?

28 mai 2018

Face à l’augmentation rapide des besoins en eau douce, les chercheurs du monde entier s'efforcent de trouver des solutions astucieuses et durables.

La demande en eau douce augmente au gré de l'expansion rapide de la population. Même en excluant les changements climatiques à l'origine de sécheresses locales comme celles qu'ont récemment connues la Californie et la Corne de l'Afrique, la demande en eau douce destinée aux usages agricole, industriel et municipal devrait augmenter de 50 % dans le monde entre 2000 et 2030.

Cependant, la réserve d'eau disponible ne suit pas la demande. D'ici 2030, selon les projections des chercheurs, il y aura un écart de 40 % entre les besoins prévus et l'eau disponible.

Cette situation n’est pas pérenne. Pour pourvoir aux besoins d'une population en expansion et à l'augmentation de la demande, nous devons prendre des mesures pour éviter une crise associée à la pénurie d'eau. Où trouver l'eau dont nous avons besoin ?

Explorer les réserves de la planète

La première solution pour trouver plus d’eau douce consiste à améliorer la manière dont nous nous procurons l'eau.

Pour presque tous nos usages, c’est d’eau douce dont nous avons besoin : l'eau salée est généralement toxique pour les plantes et les animaux, et corrode les machines. L'eau douce est donc nécessaire pour la majorité des utilisations agricoles, industrielles et domestiques.

Malheureusement, l'eau douce représente seulement 3 % des réserves mondiales en eau. Il s'agit principalement d'eau gelée dans les glaciers et les calottes glaciaires. En fait, seul 0,5 % des réserves mondiales en eau sont réellement disponibles pour être utilisées.

Toutefois, la science nous aide à exploiter les 97 % restants, principalement en perfectionnant les techniques de dessalement, à savoir l'élimination du sel contenu dans l'eau de mer. Il existe trois techniques principales (thermique, électrique et par osmose inverse) pour purifier l'eau, mais jusqu'à présent, ces procédés appliqués à grande échelle se sont avérés peu pratiques et onéreux.

Il reste difficile de dessaler l'eau à grande échelle, mais les progrès récents ont amélioré la commodité des procédés au point de devenir un secteur industriel majeur au Moyen-Orient. En 2015, 40 % de l'eau douce d'Israël provenait du dessalement. Ce chiffre devrait atteindre 70 % en 2050.

Des champs mieux irrigués : solutions pour l'agriculture

L’une des fonctions les plus importantes de l’eau douce est d’aider à faire pousser les aliments dont nous nous nourrissons. Environ 69 % des prélèvements d'eau douce dans le monde sont destinés à l'agriculture. Ce chiffre atteint plus de 90 % dans la plupart des pays les moins développés. La consommation d'eau par les exploitations agricoles devrait augmenter d'environ 20 % d'ici 2050, il nous faut donc trouver des solutions pour une utilisation plus efficace de la ressource en eau.

 

 

 

Le problème est en partie dû aux difficultés d’optimisation de l'irrigation, défi auquel sont confrontés les agriculteurs depuis les débuts de l'agriculture, il y a quelques 12 000 ans.

L'irrigation consiste généralement à pulvériser uniformément de l'eau sur les cultures ou à submerger la parcelle, en faisant circuler l'eau dans des canaux à travers les champs. Mais un champ n'est pas un terrain uniforme : la qualité du sol, la disponibilité des nutriments, la topographie et le type de culture varient, parfois en l'espace de quelques mètres. Du fait de ces variables, chaque mètre carré pourrait nécessiter une quantité d’eau différente.

Jusqu'à il y a peu, les agriculteurs devaient juger de la stratégie d’irrigation à adopter sur la base de leur expérience et de leurs connaissances. La masse de données pouvant permettre de concevoir une utilisation plus efficace de l'eau sur les cultures aurait été trop importante pour être analysée. Mais l'expansion des technologies de traitement et d'analyse des données, permet aux agriculteurs d’accéder à un niveau de connaissance sans précédent sur leurs terres et leurs besoins en eau.

Bien sûr, toutes ces données et analyses sont inutiles sans des technologies d'irrigation de pointe permettant d'amener l'eau là où elle est nécessaire. L'irrigation par goutte-à-goutte, par exemple, peut améliorer de plus de 95 % l’efficacité de l’apport en eau, « ce qui permet de réduire de plus de 60 % le volume d'eau utilisé par rapport aux méthodes de submersion traditionnelles, » explique Holger Weckwert, Responsable de la gamme Insecticides sur Fruits et Légumes chez Bayer. Ce système fonctionne grâce à des canalisations parcourant le sol et distribuant de manière localisée des quantités précises d'eau, de nutriments et de produits de protection des plantes.

Il est également possible de cibler les cultures directement. Toutes les plantes n'ont pas les mêmes besoins en eau : certaines requièrent beaucoup moins d’apport en eau. En privilégiant les cultures les moins gourmandes en eau, les agriculteurs peuvent préserver les rendements tout en améliorant l'utilisation de l'eau. L'ajout de certains micro-organismes dans le sol peut par ailleurs favoriser la croissance des racines, et permettre aux plantes de pousser en utilisant moins d'eau.

La génétique n’est pas en reste et apporte aussi sa contribution à une meilleure gestion des ressources en eau. Il existe deux types de variétés de riz : le riz aquatique et le riz de plateau. Le riz aquatique pousse dans des rizières nécessitant d'énormes quantités d'eau. Le riz de plateau, à l'inverse, peut pousser sur des sols beaucoup plus secs.

En identifiant, isolant et transférant les gènes à l'origine de cette résilience du riz de plateau au sein du riz aquatique, les ingénieurs agronomes peuvent permettre aux cultures de s’adapter aux conditions réelles, au lieu d'amener l'eau jusqu'aux cultures. En termes économiques, ils peuvent développer une solution de gestion de la demande en eau.

 

 

Préservation de l'eau en zone urbaine

Les zones urbaines utilisent également de grandes quantités d'eau, ce qui exerce aussi une forte pression sur les ressources de la planète. La modernisation des infrastructures hydrauliques est l'une des premières étapes à mettre en œuvre pour la préservation durable de l'eau douce.

Aux États-Unis, la plupart des infrastructures hydrauliques (canalisations et barrages) date d'il y a près d'un siècle et arrive au bout de sa durée de vie utile. La rénovation de ces infrastructures n’est pas chose facile : l'American Water Works Association estime son coût à environ mille milliards de dollars au cours des 25 prochaines années.

Une autre réponse fréquente aux pénuries d'eau douce : la réaffectation de l'eau provenant de l'agriculture irriguée à des utilisations non agricoles, principalement dans les zones urbaines ; mais cette méthode peut avoir un impact destructeur sur les communautés rurales. Il faut imaginer des solutions plus durables, par exemple : les villes et les industries pourraient financer la modernisation des infrastructures d'irrigation des agriculteurs, pour leur permettre de faire pousser la même quantité de vivres avec moins d'eau, et donner aux villes le supplément d'eau.

Dans le monde, plus de 80 % des eaux usées (et plus de 95 % dans certains  pays moins développés) sont déversées dans l'environnement sans traitement. Cependant, trouver une méthode de traitement et de réutilisation des eaux usées comme source d'eau fiable, indépendamment des sécheresses saisonnières et des variations climatiques, permettrait également de couvrir les pics de demande en eau.

Les eaux usées sont généralement traitées avec des micro-organismes. Des bactéries sont introduites dans les eaux usées, et décomposent les produits dangereux présents dans l'eau, pour que celle-ci puisse être réintroduite en toute sécurité dans le réseau d'eau. Mais cette méthode produit des boues qui doivent être traitées avant d'être jetées, et ceci requiert une grande quantité d'énergie. À titre d'exemple, 35 % des budgets énergétiques des municipalités américaines sont consacrés au traitement des eaux usées.

Pourtant, certains micro-organismes émettent des électrons ou de la chaleur lors de la décomposition des déchets. Ce processus devient alors une source d'énergie. En maîtrisant ce processus au sein d'une pile à combustible microbienne, la décomposition des eaux usées peut alimenter l'installation, et devenir ainsi un système autonome. Les piles à combustible microbiennes pourraient réduire à zéro l'utilisation d'énergie pour le traitement des eaux usées et permettre à des millions de personnes d'accéder à de l'eau propre et moins onéreuse.

Une soif d'idées novatrices

Ce type d’approches innovantes sera essentiel pour trouver de nouvelles manières d'étancher la soif de la population. Une solution adaptée à une situation peut ne pas être adaptée à d'autres. Dans de nombreux cas, les stratégies devront être combinées pour surmonter cet obstacle grandissant.

Mais les progrès sont déjà visibles et les chercheurs du monde entier explorent activement de nouveaux concepts et de nouvelles solutions pour transformer le risque de crise mondiale liée à la pénurie en eau en catalyseur de la création d'une société plus efficace et plus durable.

 

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