Traitement naturel des eaux souterraines saumâtres en Inde
Plus de deux milliards de personnes n’ont toujours pas accès à de l’eau potable gérée en toute sécurité. L’État indien aride du Gujarat souffre d’une grave pénurie d’eau, avec des eaux de surface limitées et des eaux souterraines de plus en plus salines en raison des activités d’extraction et de l’élévation du niveau de la mer. La technologie de dessalement permettrait d’extraire le sel de ces sources souterraines, mais les procédés actuels sont énergivores, coûteux et nocifs pour l’environnement. En réponse, INDIA-H2O a mis au point un système prometteur de traitement de l’eau inspiré de la nature et alimenté par des énergies renouvelables. Le projet est cofinancé par l’UE et le ministère indien de la science et de la technologie. «Notre technologie de purification de l’eau, connue sous le nom d’osmose inverse par lot hybride, ne consomme que peu d’énergie tout en convertissant 95 % de l’eau contaminée en eau propre», explique Philip Davies, professeur de technologie de l’eau à l’université de Birmingham et coordinateur du projet INDIA-H2O.
Des technologies qui imitent la nature
L’osmose est un processus naturel au cours duquel les molécules d’eau traversent une membrane semi-perméable, et qui peut s’observer lorsqu’elles pénètrent et sortent des cellules végétales et animales. Il est important de noter que ces membranes constituent une barrière contre les autres molécules et particules (solutés) présentes dans l’eau. INDIA-H2O a étudié le traitement hybride de l’eau par osmose directe et inverse basé sur la technologie des membranes biomimétiques, qui intègre de nouvelles protéines biologiques pour transporter l’eau propre à travers la membrane. L’osmose directe imite la façon dont l’eau est attirée dans les cellules; l’osmose inverse utilise quant à elle la pression pour forcer l’eau à passer. L’approche de l’osmose inverse d’INDIA-H2O, configurée de manière unique pour recycler l’énergie utilisée afin de pressuriser l’eau, permet d’éliminer presque tout le sel de l’eau sans rejeter de grands volumes de déchets liquides, ce qui est généralement le cas avec d’autres techniques de dessalement. «La pression requise nécessite généralement au moins 1 kWh d’électricité pour 1 000 litres d’eau potable», note Philip Davies. «Notre conception, qui comporte un échangeur de pression, divise par deux cette valeur.» La solution d’INDIA-H2O facilite également l’élimination de polluants émergents (tels que les produits chimiques agricoles) et la récupération de réactifs de grande valeur des eaux usées générés par les processus industriels, comme les colorants textiles. En outre, la possibilité d’utiliser ces processus de traitement de l’eau de manière intermittente fait de l’énergie renouvelable une source d’énergie idéale. «Bien qu’aride, le Gujarat est ensoleillé. L’énergie solaire constitue donc un choix évident», explique Anurag Mudgal, de la Pandit Deendayal Energy University (PDEU) à Gandhinagar, dans le Gujarat. «La conception compacte du système est adaptée aux communautés rurales dont les moyens de subsistance sont menacés par le changement climatique.»
Il faut tout un village
L’approche d’INDIA-H2O est actuellement testée dans le village de Lodhva dans le Gujarat, où elle produit actuellement environ 800 litres d’eau propre par heure. La technologie a été installée dans une école locale pour fournir toute son eau potable, ainsi qu’à la PDEU afin de piloter l’extraction à petite échelle d’eau potable à partir d’eaux souterraines saumâtres. «Nous sommes particulièrement enthousiastes à l’idée de développer ces systèmes adaptés au milieu rural. Ils peuvent produire entre sept et dix mètres cubes d’eau potable par jour uniquement grâce à l’énergie solaire, ou jusqu’à vingt mètres cubes en utilisant le réseau. Coûtant moins de 30 roupies par mètre cube, soit environ 0,35 euro, ils constituent une véritable bouée de sauvetage pour les communautés», ajoute Anurag Mudgal. Il est prévu d’étendre la capacité de ces systèmes villageois à la récupération d’eau propre à partir des eaux usées domestiques rurales. Pour démontrer le potentiel d’économie circulaire de cette approche, INDIA-H2O teste également la culture de salicorne, une plante comestible tolérante au sel, en recourant à la saumure, un sous-produit du processus de dessalement. Des pistes de commercialisation sont actuellement à l’étude, ainsi qu’un financement communautaire pour d’autres installations, afin de fournir au village une nouvelle source de revenus. Afin de garantir la durabilité et l’évolutivité de ces systèmes de démonstration au niveau local, leur conception a été partagée avec des fabricants indiens, qui ont également reçu des membranes spécialisées.
Créer un environnement favorable
En 2022, un centre d’excellence pour le traitement et la gestion de l’eau a été inauguré à la PDEU, proposant des installations de pointe pour tester des solutions de traitement de l’eau. En outre, après deux conférences internationales couronnées de succès sur la gestion de l’eau organisées à la PDEU, une troisième est prévue pour 2024. L’université de Birmingham a octroyé une licence pour la technologie d’osmose inverse par lot hybride à une entreprise dérivée, Salinity Solutions, ce qui lui a permis de lever plus de 1,4 million d’euros. Elle a déjà conclu un accord avec l’entreprise britannique Te-Tech Process Solutions pour lancer la production de solutions de traitement de l’eau sur mesure. Entre-temps, les partenaires du projet exploitent la technologie. Le Central Electronics Engineering Research Institute indien commercialise actuellement les technologies de capteurs et de surveillance développées dans le cadre du projet. Aquaporin au Danemark, développeur de la technologie de membrane biomimétique à osmose directe, a été introduit sur le Nasdaq de Copenhague, levant 38 millions d’euros.
Mots‑clés
NDIA-H2O, eau, Inde, Gujarat, dessalement, sel, membrane, osmose, salicorne, saumure, énergie solaire