Depuis plus d'un siècle, les infrastructures sont conçues en fonction du territoire. Les villes, les centrales électriques, les réseaux de transport et les installations industrielles ont toutes suivi un schéma bien connu : construire sur la terre, puis trouver des moyens d'acheminer l'eau là où elle est nécessaire. Mais alors que la pénurie d'eau douce, le changement climatique, l'urbanisation et les besoins énergétiques croissants redessinent le paysage mondial, un nouveau paradigme voit le jour : celui des infrastructures « aquatiques ».

Plutôt que de considérer les océans, les lacs et autres plans d’eau comme des obstacles ou de simples sources de matières premières, les infrastructures aquatiques les intègrent comme un environnement naturel dans lequel des systèmes essentiels peuvent fonctionner. Ce changement pourrait redéfinir notre façon d’envisager la sécurité de l’eau, l’efficacité énergétique, la production alimentaire, l’informatique et la résilience côtière.

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Pourquoi ce changement est-il en train de s'opérer ?

Plus de la moitié de la population mondiale est confrontée à une grave pénurie d'eau pendant au moins une partie de l'année. Parallèlement, les populations côtières ne cessent de croître, ce qui accentue la pression sur des réseaux d'approvisionnement en eau douce vieillissants. Le dessalement est devenu un outil de plus en plus important pour la sécurité hydrique, en particulier dans les régions côtières arides, mais les installations terrestres traditionnelles nécessitent souvent une consommation d'énergie importante, occupent une grande superficie et exigent une gestion rigoureuse de leurs impacts environnementaux.

Parallèlement, des secteurs tels que l'intelligence artificielle, le cloud computing et la fabrication de pointe génèrent une demande sans précédent en énergie et en eau. Les centres de données, par exemple, nécessitent d'importantes ressources de refroidissement, ce qui incite les ingénieurs à repenser l'implantation des futures infrastructures et la manière d'intégrer plus efficacement les ressources en eau naturelles.

Ces tendances convergentes suscitent un intérêt croissant pour les infrastructures spécialement conçues pour fonctionner dans ou à proximité du milieu marin.

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L'eau en tant que plateforme opérationnelle

Les infrastructures « aquatiques » s'appliquent à la filtration sous-marine, car elles tirent parti des caractéristiques propres à l'océan lui-même.

La pression des profondeurs océaniques, la stabilité naturelle des températures, l'espace disponible en abondance et la proximité des populations côtières offrent des possibilités que les systèmes terrestres classiques ne peuvent pas facilement reproduire. Les ingénieurs étudient également les plateformes flottantes d'énergie renouvelable, l'aquaculture en mer, la robotique sous-marine, la capture du carbone marin et les centres de données flottants.  

Par exemple, plusieurs entreprises technologiques étudient la possibilité de créer des centres de données flottants ou submergés qui utilisent l'eau de mer pour leur refroidissement, ce qui permet de réduire les besoins énergétiques tout en allégeant la pression sur des ressources foncières de plus en plus rares. Les chercheurs étudient également des moyens d'intégrer le dessalement à d'autres systèmes d'infrastructure, notamment en exploitant la chaleur résiduelle des centres de données pour améliorer l'efficacité de la production d'eau.

Plutôt que de construire des systèmes distincts qui se disputent les ressources foncières, hydriques et énergétiques, les infrastructures de demain pourraient de plus en plus fonctionner comme des écosystèmes marins interconnectés.

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Construire pour la résilience

Le changement climatique oblige les collectivités à repenser l'emplacement et les modalités de construction des infrastructures essentielles.

La montée du niveau de la mer, les sécheresses prolongées, les vagues de chaleur extrêmes et les phénomènes météorologiques de plus en plus imprévisibles mettent en évidence les faiblesses de la planification des infrastructures traditionnelles. Les systèmes aquatiques offrent la possibilité de répartir les ressources, de réduire la dépendance vis-à-vis des réserves limitées d'eau douce et d'exploiter plus efficacement les ressources marines renouvelables.

Cela ne remplace pas les infrastructures traditionnelles, mais les optimise. Les villes côtières pourraient de plus en plus s'appuyer sur une combinaison d'eau recyclée, de gestion des eaux souterraines, de récupération des eaux pluviales et de technologies avancées de dessalement afin de diversifier leurs sources d'approvisionnement en eau et d'améliorer leur résilience à long terme.

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Le rôle d'OceanWell

OceanWell contribue à façonner cette nouvelle génération d’infrastructures aquatiques grâce à sa technologie innovante d’osmose inverse sous-marine. Au lieu d’installer de grandes usines de dessalement à terre, les systèmes en eaux profondes d’OceanWell fonctionnent à des centaines de mètres sous la surface, où la pression hydrostatique naturelle effectue une grande partie du travail traditionnellement assuré par des pompes très gourmandes en énergie. En tirant parti des propriétés physiques propres à l’océan, cette technologie offre la possibilité de réduire la consommation d’énergie tout en minimisant les impacts marins associés au prélèvement conventionnel d’eau de mer et au rejet de saumure concentrée. À mesure qu’OceanWell poursuit ses essais et ses déploiements pilotes, l’entreprise démontre comment travailler avec l’océan, et non contre lui, peut ouvrir la voie à une sécurité en eau douce plus durable.

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Perspectives d'avenir

L'avenir des infrastructures sera sans doute déterminé non seulement par des technologies plus intelligentes, mais aussi par un aménagement plus judicieux. À mesure que l'eau douce devient une ressource de plus en plus précieuse et que les populations côtières continuent de croître, il sera de plus en plus important de concevoir des systèmes qui s'intègrent naturellement à l'environnement marin.

Les infrastructures « aquatiques » ne constituent pas seulement une tendance dans le domaine de l'ingénierie. Elles reflètent une évolution plus large vers la conception de systèmes qui fonctionnent en harmonie avec les processus naturels, améliorant ainsi la résilience tout en réduisant l'impact environnemental.

L'océan a toujours été l'une des plus grandes ressources de la Terre. Il pourrait bien devenir, de plus en plus, l'un des piliers essentiels des infrastructures de demain.

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Références

1. Agence internationale de l'énergie (AIE). « Wired for Water : Comment l'électrification transforme le dessalement ».https://www.iea.org/commentaries/wired-for-water-how-electrification-is-transforming-desalination

2. Société américaine des ingénieurs civils (ASCE). Déclaration de principe n° 407 – Dessalement.https://www.asce.org/advocacy/policy-statements/ps407---desalination

3. Mauter, M.S. et Fiske, P.S. « Le dessalement au service d'une économie circulaire de l'eau ». Energy & Environmental Science (2020). https://doi.org/10.1039/D0EE01653E

4. Shahabi, M.P., McHugh, A., Anda, M. et Ho, G. « Un cadre pour la planification d'un approvisionnement durable en eau issue du dessalement de l'eau de mer ». Science of the Total Environment (2017). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27720252/

5. Associated Press. Dans un monde qui se réchauffe, la production d'eau douce se déplace dans les profondeurs de l'océan.https://apnews.com/article/faba2579f83df4c0688a3ea5e20ab3a6

6. Applied Energy. Coordination entre un centre de données et une usine de dessalement connectés au réseau grâce à la valorisation de la chaleur résiduelle par couplage thermoélectrique. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261926000802

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