Des inventeurs turkmènes s'attaquent à la pénurie d'eau

Décembre 2020

By RA Karliev, avocat en propriété intellectuelle, Achgabat, Turkménistan

L'eau couvre plus de 70 pour cent de la surface de la Terre, mais l'eau douce nécessaire aux services agricoles, industriels et municipaux ne représente qu'une fraction des ressources en eau de la planète. C’est pourquoi il est impératif de développer de nouvelles façons d’utiliser de manière responsable les réserves d’eau douce existantes et de rechercher de nouvelles sources d’eau douce.

Dans des pays comme le Turkménistan qui possèdent de vastes étendues de terres arides, le développement agricole est freiné par des niveaux élevés de salinité des sols et de graves pénuries d’eau douce. La plupart des cultures ne tolèrent pas les sols salins. Des niveaux élevés de salinité peuvent entraîner de faibles rendements, voire de mauvaises récoltes. La rareté de l’eau douce entrave également les efforts visant à revendiquer de nouvelles terres pour la production agricole. Au Turkménistan, seulement 11.5 pour cent de la superficie du pays est utilisée pour le développement agricole. Ce n'est qu'avec l'utilisation la plus efficace des ressources en eau qu'il sera possible de mettre en culture 20 pour cent de son territoire.

Jusqu'à 80 pour cent des terres irriguées du pays se trouvent à proximité immédiate d'eaux souterraines salées, qui se trouvent entre un et deux mètres sous la surface. À cette profondeur, le sol devient très rapidement salin. L'eau monte à travers les capillaires du sol jusqu'à la surface de la terre et s'évapore, laissant des concentrations de sel dans et sur le sol. Cela entraîne des pertes de fertilité des sols.

Au Turkménistan, seulement 11.5 pour cent de la superficie du pays est utilisée pour le développement agricole.

La salinité du sol crée également un environnement favorable aux mauvaises herbes, insectes et autres ravageurs qui aiment l’humidité. Au Turkménistan, ces défis sont rendus encore plus difficiles par les tremblements de terre, qui sont assez fréquents. Pour tenter de surmonter ces défis, les inventeurs turkmènes ont mis au point diverses solutions ingénieuses pour abaisser le niveau des eaux souterraines, dessaler les terres et garantir des sources alternatives d'eau douce.

Un outil rentable pour le dessalement des sols

Des inventeurs comme Gennady Galifanov et Victor Vavilov ont observé que l'excès de sel provenant des briques d'argile utilisées pour la construction de maisons formait une croûte extérieure disgracieuse sur les bâtiments – un processus connu sous le nom d'efflorescence – rendant difficile l'entretien des murs d'un bâtiment. Ce même processus d’efflorescence se produit sur les terres situées au-dessus de sources d’eau souterraine salines.

Intrigués par ce procédé, Gennady Galifanov et Victor Vavilov ont trouvé le moyen de transformer ce processus naturel de salinisation en un outil de dessalement. Ce faisant, ils ont développé divers dispositifs technologiques permettant d’extraire le sel du sol tout en capturant l’eau pour l’irrigation grâce à un processus de condensation. La technologie, développée il y a 30 ans en 1988-1989, était protégée par les certificats d'auteur de l'URSS n° 1547789, n° 1634641, n° 1638110, n° 1654261, n° 1761681, qui avaient à l'époque le même effet juridique qu'un brevet.

Contrairement aux méthodes traditionnelles de dessalement des terres, ces appareils offrent une solution rentable pour éliminer les résidus d’engrais et de pesticides des eaux de surface. Le processus de dessalement est 80 fois moins cher que les méthodes conventionnelles et le coût de captage de l’eau pour l’irrigation est cinq fois moins cher que ces méthodes. Le processus permet également de récolter jusqu'à 13 tonnes de sels secs et 800 mètres cubes d'eau douce par hectare.

Divers projets pilotes ont démontré l’énorme potentiel de ces inventions pour la remise en état des terres. La technologie est assez simple. Sur les terrains où les eaux souterraines se trouvent entre 1.3 et 2 mètres sous la surface, une excavatrice à chaîne creuse des fentes (de 20 à 30 cm de largeur et de 1 à 1.7 mètre de profondeur) tous les 10 à 20 mètres. Les bandes de terre entre chaque fente sont recouvertes de paillis pour réduire l'évaporation de l'humidité de surface. Grâce à cette technologie, l'humidité se déplace verticalement à travers les capillaires du sol et s'évapore lorsqu'elle atteint la surface où se dépose le minerai de sel, pratiquement exempt d'impuretés.

Le mécanisme de dessalement des terres illustré à la figure 1 a depuis inspiré toute une série d’autres technologies permettant à la fois d’extraire l’eau douce et de récolter les sels secs de l’eau salée. Contrairement aux usines de dessalement traditionnelles, ces technologies ne produisent aucun sous-produit nocif pour l’environnement. Ils fonctionnent à l’énergie solaire et peuvent produire environ 2,000 XNUMX litres d’eau douce par an et par mètre carré de terrain. Cette production est plus du double de celle des usines traditionnelles.

Quatre-vingt-dix-neuf pour cent de la biomasse racinaire des plantes agricoles restent dans le sol jusqu'à une profondeur de 60 à 120 centimètres, d'où elles extraient l'humidité et les nutriments nécessaires à leur développement.

Les coûts de production sont également nettement inférieurs à ceux des opérations conventionnelles. Les technologies peuvent être utilisées aussi bien dans des usines fixes que dans des unités mobiles et peuvent traiter de l'eau de n'importe quelle concentration en sel pour produire des sels secs pour l'industrie chimique. Malheureusement, jusqu'à présent, les inventeurs n'ont pas pu obtenir les investissements nécessaires pour commercialiser leurs inventions au Turkménistan ou ailleurs.

Technologies pour une gestion optimale de l’eau douce

Quatre-vingt-dix-neuf pour cent de la biomasse racinaire des plantes agricoles restent dans le sol jusqu'à une profondeur de 60 à 120 centimètres, d'où elles extraient l'humidité et les nutriments nécessaires à leur développement. Il s’ensuit donc que pour que les plantes prospèrent, l’eau des systèmes d’irrigation doit pénétrer dans le sol jusqu’à ces profondeurs. Cependant, la pénétration de l’eau au-delà de ces profondeurs peut entraîner le lessivage des éléments nutritifs du sol et un gaspillage d’eau douce.

Pour résoudre ce problème, Gennady Galifanov et Victor Vavilov ont développé une gamme de dispositifs de signalisation d'irrigation pour garantir que les systèmes d'irrigation optimisent la croissance des plantes, tout en minimisant la perte d'eau. Lorsque la couche racinaire est suffisamment humide, l’appareil demande à l’opérateur d’arrêter l’arrosage. Lorsque l'humidité du sol atteint des limites critiques, l'appareil signale la nécessité de recommencer à arroser. Le processus se répète périodiquement à mesure que les cultures poussent. Ce dispositif ingénieux élimine toute perte d’eau et de nutriments au-delà de la zone racinaire et réduit la charge technique de drainage.

L'excès d'eau est évacué au-delà de la zone irriguée via un système de canalisations situées entre 2 et 2.5 mètres sous terre pour créer un système de drainage fermé. Alternativement, un système de drainage ouvert composé de canaux de drainage excavés d'une profondeur de 3 à 4 mètres peut être utilisé. L'eau qui s'échappe de la couche racinaire à travers un système de drainage fermé est évacuée dans un réseau de drains ouverts, puis évacuée par un réseau de canaux de drainage plus grands (collecteurs) dans des réservoirs naturels ou artificiels (ou dépressions). Dans la mesure où elles évitent l’engorgement et la salinisation des terres irriguées, ces solutions de drainage permettent une meilleure gestion des ressources en eau douce et augmentent la productivité agricole grâce à une utilisation plus efficace des engrais et des pesticides. 

Ces appareils ont été testés avec succès dans les champs de coton du Turkménistan et sont protégés dans divers pays de la région par une série de certificats d'auteur et de brevets, comme suit : certificat d'auteur n° 1680019, n° 1681772, n° 1743480, n° 1757533, n° 1787373, n° 1804751, n° 2050117, n°027647, n°XNUMX ; Brevet de la Fédération de Russie n° XNUMX, brevet eurasien n° XNUMX.

Optimisation des canaux d'irrigation par filtration profonde

Jusqu'à 35 pour cent de l'eau douce est perdue dans les canaux d'irrigation par filtration profonde situés dans des sols sableux et bordés de dalles de béton. Les joints de ces dalles constituent un point de faiblesse de ces systèmes. Les variations de température fragilisent et détruisent souvent les joints et réduisent ainsi considérablement la capacité de filtration des canaux.

Pour surmonter ce problème, Gennady Galifanov, Shabanova Larisa, Ata Annaniyazov et d'autres ont développé des articulations capables de résister à la dégradation thermique et biologique. Une fois de plus, les inventeurs ont cherché à protéger leur solution innovante avec des droits de propriété intellectuelle sous la forme de certificats d'auteur et de brevets – certificat d'auteur : n° 1541339, n° 1708933, n° 1715941, n° 1715942, n° 1723236, n° 1728339, No.1730340 et No.1788130, et brevet de la Fédération de Russie No.2012707, No.2029821 et No.2031194.

À l’exception du brevet eurasien n° 027647, tous les droits de propriété intellectuelle susmentionnés relèvent du domaine public. Une description détaillée de ces technologies est disponible en ligne. Alternativement, les inventeurs fourniront sur demande des copies des certificats d'auteur et des documents de brevet.

Jusqu'à 35 pour cent de l'eau douce est perdue dans les canaux d'irrigation par filtration profonde situés dans des sols sableux et bordés de dalles de béton.

Les inventeurs souhaitent que leurs technologies soient utilisées au profit de la société. Ils espèrent que d’autres reconnaîtront la valeur de leurs réalisations et s’appuieront sur elles pour développer de nouvelles technologies brevetables susceptibles d’améliorer encore la rentabilité et l’efficacité de la gestion des ressources en eau douce en Europe centrale et orientale et au-delà.

Malheureusement, pour des raisons indépendantes de leur volonté, les inventeurs de ces technologies n'ont pas été en mesure de pousser leurs solutions rentables et respectueuses de l'environnement au-delà d'une expérimentation réussie et seraient heureux d'avoir l'opportunité d'explorer des opportunités de partenariat commercial. Animés par la volonté de contribuer à l’amélioration de l’état écologique des terres irriguées en zones arides, ils sont prêts à partager leurs connaissances, expériences et conseils sur la mise en œuvre pratique de ces technologies respectueuses de l’environnement et économes en eau.

Le dramaturge irlandais George Bernard Shaw a dit un jour : « Si vous avez une pomme et moi une pomme, et que nous échangeons ces pommes, alors chacun de nous aura une pomme. Mais si vous avez une idée et que j’ai une idée et que nous échangeons ces idées, alors chacun de nous aura deux idées ». C’est là la valeur des idées et c’est pourquoi nous devons encourager les opportunités permettant aux scientifiques, aux inventeurs et aux décideurs politiques d’échanger leurs idées afin d’ouvrir la voie à de nouvelles avancées technologiques.

Notre capacité à extraire l’humidité de l’atmosphère en est encore à ses balbutiements. Cependant, grâce à l'ingéniosité des inventeurs et des scientifiques, ainsi qu'à un environnement politique qui les soutient ainsi que la commercialisation de leurs résultats, il sera possible de développer des moyens efficaces et peu coûteux d'atténuer, voire d'éliminer la pénurie d'eau, et de trouver d'autres moyens respectueux de l'environnement. exploiter les vastes ressources de la nature.

Source : https://www.wipo.int/wipo_magazine/fr/2020/04/article_0007.html