Les solutions des inventeurs turkmènes face au manque d’eau

Décembre 2020

R.A. Karliev, avocat spécialisé en propriété intellectuelle, Achgabat (Turkménistan)

Plus de 70% de la surface du globe est couverte d’eau, mais l’eau douce nécessaire à l’agriculture, à l’industrie et aux services aux collectivités ne représente qu’une fraction des ressources hydriques de la planète. Il faut donc impérativement trouver des façons novatrices de tirer parti des réserves d’eau douce existantes de manière responsable, mais également chercher de nouvelles sources d’approvisionnement.

Compte tenu de l’aridité des terres du Turkménistan, la mise au point de technologies novatrices permettant d’économiser l’eau est essentielle pour améliorer les capacités agricoles du pays. (Photo : Dusan Popovic / iStock / Getty Images Plus)

Dans des pays comme le Turkménistan dont le territoire comprend de vastes zones arides, le développement agricole est limité par la forte salinité des sols et de graves pénuries d’eau douce. La plupart des cultures ne tolèrent pas les sols salins. Une concentration en sel élevée peut se traduire par des rendements faibles voire de mauvaises récoltes. Le manque d’eau douce empêche également la valorisation des sols pour la production agricole. Au Turkménistan, 11,5% des terres seulement sont consacrées à l’agriculture. Ce n’est qu’en optimisant au maximum l’utilisation des ressources en eau que l’on pourra porter ce chiffre à 20%.

Jusqu’à 80% des terres irriguées du pays se trouvent à proximité d’eaux salines situées entre un et deux mètres sous la surface. À cette profondeur, les sols deviennent très rapidement salins. L’eau monte par capillarité et s’évapore en laissant dans le sol et à la surface des dépôts de sel qui nuisent à la fertilité des terres.

Au Turkménistan, 11,5% des terres seulement sont consacrées à l’agriculture.

La salinité des sols crée également un environnement propice aux mauvaises herbes, aux insectes et aux autres nuisibles qui apprécient l’humidité. Au Turkménistan, viennent s’ajouter à ces difficultés des tremblements de terre assez fréquents. Face à cette situation, des inventeurs turkmènes ont mis au point diverses solutions ingénieuses visant à faire baisser le niveau des nappes phréatiques, à dessaler les terres et à trouver de nouvelles sources d’eau douce.

Une méthode économique de dessalement des sols

Des inventeurs, dont Gennady Galifanov et Victor Vavilov, ont remarqué que le sel qui s’accumulait à la surface des briques en terre cuite utilisées pour la construction – un phénomène qu’on appelle “efflorescence” – formait une croûte disgracieuse et rendait l’entretien des façades difficile. L’efflorescence se produit également à la surface des terres situées au-dessus d’eaux souterraines salines.

Dépôts de sel dans le désert du Karakoum (Turkménistan). La forte salinité des sols soulève des difficultés importantes pour la production agricole au Turkménistan car elle nuit grandement à la fertilité des sols et au rendement des cultures. (Photo : Arterra Picture Library / Alamy Stock Photo)

Intrigués par ce phénomène, Gennady Galifanov et Victor Vavilov ont découvert un moyen de mettre ce processus de salinisation naturel au service du dessalement. Ils ont mis au point plusieurs dispositifs pour extraire le sel des sols tout en recueillant l’eau à des fins d’irrigation grâce à la condensation. La technique employée, élaborée il y a 30 ans, en 1988 et 1989, était protégée par les certificats d’auteur de l’URSS nos 1547789, 1634641, 1638110, 1654261 et 1761681, qui à l’époque avaient la même valeur juridique qu’un brevet.

À propos des certificats d’auteur

Les certificats d’auteur avaient cours à l’époque de l’Union soviétique. Ils avaient la même valeur juridique qu’un brevet. En revanche, à la différence des inventions brevetées, les inventions protégées par ces certificats étaient la propriété de l’État et pouvaient être utilisées par tous, sans l’autorisation de l’auteur. L’inventeur ou l’auteur recevait un faible pourcentage des recettes annuelles générées par l’invention.

Contrairement aux méthodes classiques de dessalement des terres, ces dispositifs offrent une solution économique pour éliminer les résidus d’engrais et de pesticides des eaux de surface. Ce processus de dessalement est 80 fois moins cher que les autres et le coût du captage de l’eau aux fins de l’irrigation est quant à lui cinq fois inférieur. La méthode permet également de récolter jusqu’à 13 tonnes de sel sec et 800 mètres cubes d’eau douce par hectare.

Plusieurs projets pilotes ont montré que ces inventions pouvaient contribuer de manière significative à la mise en valeur des terres. La technique employée est assez simple. Sur les terres où les eaux souterraines sont situées entre 1,3 et 2 mètres sous la surface, une trancheuse à chaîne est utilisée pour creuser des tranchées (qui font entre 20 et 30 centimètres de large et entre 1 et 1,7 mètre de profondeur) tous les 10 à 20 mètres. Les bandes de terre entre chaque tranchée sont recouvertes de paillis afin de limiter l’évaporation à la surface. Grâce à cette technique, l’humidité monte par capillarité et s’évapore quand elle atteint la surface, où un dépôt de sel presque exempt d’impuretés se forme.

À propos de notre planète et de l’eau

Le saviez-vous:

  • Un nuage d’un kilomètre cube contient environ 2000 tonnes d’eau.
  • Chaque année, 520 000 kilomètres cubes d’eau s’évaporent de la surface de la Terre et le même volume se transforme en précipitations, soit presque autant que la mer Noire (492 600 kilomètres cubes).
  • Le taux d’humidité de l’atmosphère change 40 fois par an, soit tous les neuf jours en moyenne.
  • Les 3,5 premiers kilomètres de l’atmosphère concentrent 70% de l’humidité de l’air et les 5 premiers kilomètres en contiennent 90%.

Source : The World of Water, Vladimir Derpgolts.

La méthode de dessalement montrée à la figure 1 a depuis inspiré d’autres techniques qui permettent d’extraire l’eau douce tout en recueillant le sel sec contenu dans l’eau salée. Contrairement aux usines de dessalement traditionnelles, ces techniques ne génèrent aucun sous-produit dangereux pour l’environnement. Elles fonctionnent à l’énergie solaire et peuvent produire environ 2000 litres d’eau douce par an et par mètre carré, soit plus du double des installations classiques.

Quatre-vingt-dix-neuf pour cent de la biomasse racinaire des cultures agricoles se trouve à une profondeur comprise entre 60 et 120 centimètres; c’est là que les plantes puisent l’humidité et les nutriments dont elles ont besoin pour se développer.

Les coûts de production sont également bien inférieurs. Ces techniques peuvent être utilisées aussi bien dans des installations fixes que dans des unités mobiles et permettent de traiter n’importe quelle eau, quelle que soit sa teneur en sel, pour recueillir du sel sec destiné à l’industrie chimique. Malheureusement, à ce jour, les inventeurs n’ont pu obtenir les investissements nécessaires à la commercialisation de leurs méthodes, que ce soit au Turkménistan ou ailleurs.

Des techniques de gestion optimale de l’eau douce

Au Turkménistan, une technologie d’irrigation innovante
permettant d’optimiser l’utilisation des ressources en
eau joue un rôle clé pour augmenter la part des terres
consacrées à l’agriculture.
(Photo : avec l’aimable autorisation de R. A. Karliev)

Quatre-vingt-dix-neuf pour cent de la biomasse racinaire des cultures agricoles se trouve à une profondeur comprise entre 60 et 120 centimètres; c’est là que les plantes puisent l’humidité et les nutriments dont elles ont besoin pour se développer. Pour une croissance idéale, il faut donc faire en sorte que l’eau des systèmes d’irrigation pénètre les sols à cette profondeur. Toutefois, au-delà de 120 centimètres, ce système peut entraîner une perte de nutriments et un gaspillage d’eau douce.

Pour remédier au problème, Gennady Galifanov et Victor Vavilov ont mis au point un dispositif d’alerte contribuant à optimiser la croissance des plantes tout en réduisant au minimum les pertes en eau. Lorsque la couche où se situent les racines est suffisamment humide, le dispositif indique à l’opérateur qu’il est temps d’arrêter l’arrosage. À l’inverse, quand le taux d’humidité du sol descend à un seuil critique, le dispositif indique qu’il faut recommencer à arroser. Ce processus se répète tout au long du cycle de culture. Ce système ingénieux évite toute perte d’eau et de nutriments au-delà de la zone racinaire et réduit les besoins de drainage.

L’excès d’eau est acheminé hors de la zone d’irrigation dans des tuyaux installés entre 2 et 2,5 mètres sous terre pour créer un système de drainage en circuit fermé. Un système de drainage à ciel ouvert composé de canaux d’une profondeur de 3 à 4 mètres peut également être utilisé. L’eau qui s’écoule de la couche racinaire par un système en circuit fermé est acheminée vers un réseau de fossés à ciel ouvert puis vers un réseau de canaux de drainage plus larges (appelés “collecteurs”) pour enfin arriver dans des réservoirs naturels ou artificiels (ou dans des dépressions). Dans la mesure où elles empêchent la saturation en eau et la salinisation des terres irriguées, ces méthodes de drainage aident à mieux gérer les ressources d’eau douce et à accroître la productivité agricole en permettant une utilisation plus efficace des engrais et des pesticides.

Les dispositifs susmentionnés ont donné de bons résultats dans les champs de coton du Turkménistan où ils ont été testés, et sont protégés dans plusieurs pays de la région par des certificats d’auteur et des brevets, à savoir : les certificats nos 1680019, 1681772, 1743480, 1757533, 1787373 et 1804751, le brevet de la Fédération de Russie n° 2050117 et le brevet eurasien n° 027647.

Optimisation des canaux d’irrigation assurant la filtration en profondeur

Figure 1 : Contrairement aux méthodes classiques de dessalement
des terres, ce dispositif écologique, à l’instar d’autres dispositifs inventés
par Gennady Galifanov et Victor Vavilov, offre une solution économique
pour éliminer les résidus d’engrais et de pesticides des eaux de surface.

Jusqu’à 35% de l’eau douce est perdue dans les canaux d’irrigation assurant la filtration en profondeur qui sont situés dans les sols sableux et recouverts de plaques de béton. Les joints entre ces plaques sont un point faible. En effet, les variations de température affaiblissent et détruisent souvent les joints et réduisent donc considérablement la capacité de filtration des canaux.

Gennady Galifanov, Shabanova Larisa, Ata Annaniyazov et d’autres inventeurs ont donc conçu des joints qui ne s’usent pas du fait de facteurs thermiques et biologiques. Cette solution novatrice est elle aussi protégée par des droits de propriété intellectuelle, plus précisément par les certificats d’auteur et les brevets suivants : les certificats nos 1541339, 1708933, 1715941, 1715942, 1723236, 1728339, 1730340 et 1788130 et les brevets de la Fédération de Russie nos 2012707, 2029821 et 2031194.

À l’exception du brevet eurasien n° 027647, tous les droits de propriété intellectuelle susmentionnés sont dans le domaine public. La description détaillée de ces techniques est disponible en ligne. Les inventeurs peuvent également fournir sur demande des copies des certificats d’auteur et des brevets.

Jusqu’à 35% de l’eau douce est perdue dans les canaux d’irrigation assurant la filtration en profondeur qui sont situés dans les sols sableux et recouverts de plaques de béton.

Les inventeurs des techniques ici évoquées souhaitent qu’elles soient mises au service de l’intérêt général. Ils espèrent que d’autres reconnaîtront la valeur de leurs innovations et s’en serviront pour mettre au point à leur tour des solutions brevetables susceptibles d’améliorer le rapport coût-efficacité et l’efficience de la gestion des ressources d’eau douce en Europe centrale et orientale et ailleurs.

Malheureusement, ces méthodes, pourtant économiques, respectueuses de l’environnement et testées avec succès, en restent au stade de l’expérimentation pour des raisons qui ne dépendent pas de leurs inventeurs; ceux-ci souhaiteraient donc explorer les possibilités de partenariats commerciaux. Déterminés à améliorer la situation environnementale des terres irriguées dans les zones arides, ils sont disposés à partager leurs connaissances, leur expérience et leurs conseils quant à l’application pratique de ces technologies économes en eau et respectueuses de l’environnement.

Le dramaturge irlandais George Bernard Shaw a dit un jour : “Si vous avez une pomme, que j’ai une pomme et que nous échangeons nos pommes, nous aurons chacun une pomme. Mais si vous avez une idée, que j’ai une idée et que nous échangeons nos idées, nous aurons chacun deux idées”. C’est là que réside la valeur des idées et c’est pourquoi nous devons encourager les échanges entre les scientifiques, les inventeurs et les décideurs, de manière à promouvoir le progrès technologique.

Les techniques d’extraction de l’eau présente dans l’air n’en sont qu’à leurs débuts. Toutefois, grâce à l’ingéniosité des inventeurs et des scientifiques et à des politiques d’encouragement facilitant la commercialisation de leurs découvertes, il sera possible de trouver des moyens efficaces et peu onéreux pour combler en partie, voire entièrement, le manque d’eau et de mettre au point d’autres méthodes écologiques pour exploiter les richesses de la nature.

Le Magazine de l’OMPI vise à faciliter la compréhension de la propriété intellectuelle et de l’action de l’OMPI parmi le grand public et n’est pas un document officiel de l’OMPI. Les désignations employées et la présentation des données qui figurent dans cette publication n’impliquent de la part de l’OMPI aucune prise de position quant au statut juridique des pays, territoires ou zones concernés ou de leurs autorités, ni quant au tracé de leurs frontières ou limites territoriales. Les opinions exprimées dans cette publication ne reflètent pas nécessairement celles des États membres ou du Secrétariat de l’OMPI. La mention d’entreprises particulières ou de produits de certains fabricants n’implique pas que l’OMPI les approuve ou les recommande de préférence à d’autres entreprises ou produits analogues qui ne sont pas mentionnés.