Une étude de la CSU prouve le coût

May 28, 2023

Par Jayme DeLoss

L'irrigation est d'une importance cruciale pour nourrir le monde, mais elle n'est pas très efficace. Environ 70 % de la consommation mondiale d'eau douce est destinée à l'irrigation. Ce pourcentage est encore plus élevé dans l'ouest des États-Unis

L'eau irriguée est en grande partie acheminée vers les champs par des canaux en terre, qui sont par nature peu étanches. Il est difficile d'évaluer la quantité d'eau d'irrigation qui s'infiltre dans le sol, mais les estimations du monde entier varient de 15 à 70 %.

Dans une étude récente, des chercheurs de la Colorado State University ont prouvé que le polymère connu sous le nom de LAPAM est efficace comme scellant temporaire et économique pour réduire la perte d'eau d'irrigation. Cette recherche pourrait non seulement réduire la perte d'eau, mais aussi prévenir la dégradation de l'eau et du sol.

Pendant plus de 25 ans, Tim Gates, professeur de génie civil et environnemental, a étudié les pertes par infiltration des canaux en terre et ce qui arrive à l'eau qui s'égare. Sa récente étude collaborative représente la preuve la plus solide et la plus complète à ce jour que l'application de polyacrylamide anionique linéaire, LAPAM en abrégé, comme scellant pour les canaux en terre entraîne une réduction significative des infiltrations.

"La grande majorité des systèmes de distribution d'eau pour l'agriculture irriguée sont réalisés par des canaux ouverts en terre - probablement 95%, c'est donc un problème qui s'étend au monde entier", a déclaré Gates.

Gates et ses collègues de la CSU et du Pakistan ont testé deux canaux au Colorado et un au Pakistan, des emplacements présentant des conditions et des défis différents. Les taux d'infiltration ont diminué de 69 à 100% lorsque les canaux ont été scellés avec LAPAM.

Contrairement à d'autres types de revêtements coûteux et permanents, comme le béton, le LAPAM est économique et ne dure que pendant la saison d'eau au cours de laquelle il est appliqué. Cela peut être stratégiquement précieux pour les gestionnaires de l'eau, qui peuvent vouloir stocker l'eau en rechargeant les réservoirs souterrains de la nature pendant les années les plus humides. La plupart des producteurs n'ont pas les ressources pour des gaines plus chères, ce qui fait du LAPAM une option viable.

LAPAM colmate les fuites des canaux en terre en décantant les particules d'argile dans l'eau et en créant une barrière en argile polymère fine mais efficace.

LAPAM est utilisé dans diverses applications partout dans le monde. Bien qu'il ait moins d'impact sur l'environnement que les revêtements en plastique ou en béton, il est synthétique et pourrait avoir des effets secondaires négatifs sur l'environnement s'il est utilisé en excès.

Maintenant que les chercheurs ont prouvé que LAPAM fonctionne, ils se tournent vers la recherche d'une alternative aux biopolymères qui ne sont pas dérivés du pétrole. Des tests sont en cours dans le laboratoire du professeur adjoint Joe Scalia et les premiers résultats sont prometteurs.

"L'eau est clairement très importante, mais dans la mesure du possible, nous ne voulons pas ajouter d'autres produits chimiques synthétiques dans l'environnement juste pour résoudre un problème", a déclaré Scalia.

Une fois que Gates, Scalia et leur équipe auront identifié un biopolymère ou un mélange biopolymère-LAPAM efficace, ils élaboreront des conseils pour les gestionnaires de l'eau sur la façon de l'utiliser.

L'équipe comprend plusieurs étudiants diplômés et de premier cycle de la CSU; parmi eux, Ph.D. candidat Rehman Lund, qui a mené les études de terrain du LAPAM au Pakistan pour sa recherche de maîtrise à l'Université d'ingénierie et de technologie de Mehran, sous la direction du professeur Munir Babar.

L'équipe, dirigée par Scalia, travaille avec la Larimer and Weld Irrigation Company pour quantifier la quantité d'eau locale perdue par infiltration. Plus tard cet été et l'été prochain, ils appliqueront leur biopolymère ou mélange de biopolymères précurseur aux canaux de l'entreprise pour des tests sur le terrain.

Gates a souligné l'importance des partenariats avec les sociétés d'irrigation dans l'étude des méthodes de réduction des infiltrations. Les tests en laboratoire sont utiles mais pas suffisants pour prouver qu'une solution est viable.

"Vous devez montrer que cela fonctionne sur le terrain où les choses sont nettement plus complexes et les défis sont plus grands", a déclaré Gates. "Le fait que nous ayons des sociétés et des départements d'irrigation qui coopèrent avec nous pour démontrer la validité de cette méthodologie est vraiment un élément important de cette recherche."

Le gaspillage d'eau et la baisse des rendements agricoles ne sont pas les seules raisons d'empêcher les infiltrations. Au fil du temps, l'eau d'irrigation perdue dégrade la qualité de l'eau et du sol.

Lorsque l'eau d'irrigation s'infiltre dans le sol, elle mobilise des sels naturels et des oligo-éléments potentiellement toxiques qui sont ensuite transportés vers les rivières et les ruisseaux, ainsi que tous les pesticides et engrais que l'eau d'irrigation peut avoir ramassés. Cette eau modifiée chimiquement diminue la qualité de l'eau en aval.

L'infiltration dans les eaux souterraines soulève également la nappe phréatique, rendant les eaux souterraines accessibles à l'évaporation et à la transpiration par les plantes. Au fur et à mesure que cette eau est perdue du système, le sel qu'elle contenait est laissé derrière, augmentant la salinité des eaux souterraines et du sol restants.

Avec la répétition annuelle de ce processus, il y a moins d'eau avec laquelle travailler et sa qualité est moindre. Alors que la demande en eau douce augmente avec l'augmentation de la population, nous ne pouvons pas nous permettre d'épuiser l'eau dont nous disposons.

"Nous avons ce problème mondial massif qui crée des problèmes de quantité et de qualité dans la gestion de l'eau. Il a été démontré statistiquement que ces produits d'étanchéité fonctionnent sur de nombreux canaux, et ils sont économiquement à portée de main", a déclaré Gates. "Nous devons maintenant affiner notre compréhension afin de pouvoir proposer des directives pratiques qui seront utiles aux gestionnaires de l'eau et aux irrigants du monde entier."

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