Plus de 70 % de l'eau utilisée pour l'irrigation agricole est perdue par évapotranspiration des cultures et évaporation du sol. L'Académie chinoise des sciences agricoles, en collaboration avec l'Université de Liège en Belgique et d'autres institutions, a développé un composite hygroscopique biosourcé capable de récupérer et de réutiliser cette « eau invisible ». Dans des expériences en serre, il a permis de soutenir la croissance normale d'orge et de blé pendant 7 jours sans aucun apport d'eau externe.
I. Le « trou noir invisible » des ressources en eau agricoles
L'agriculture est le plus grand consommateur d'eau douce au monde, représentant environ 70 % des prélèvements. Cependant, plus de 70 % – et jusqu'à 90 % dans certaines régions – de l'eau apportée aux champs est finalement perdue par évapotranspiration (ET). Par exemple, la production d'un kilogramme de grains de maïs nécessite près de 200 kg d'eau pour la transpiration seule.
Avec le réchauffement climatique qui accroît la demande évaporative atmosphérique, les pertes d'eau liées à l'ET s'accélèrent, aggravant la pénurie hydrique et menaçant la sécurité alimentaire. La récupération et la réutilisation de cette « eau invisible » constituent depuis longtemps l'un des défis ultimes de la gestion de l'eau en agriculture.
II. Point fort de l'innovation : « l'éponge absorbante » construite à partir de sphaigne
Le 22 février 2026, l'Institut de l'environnement agricole et du développement durable de l'Académie chinoise des sciences agricoles, en collaboration avec la Faculté Gembloux Agro-Bio Tech de l'Université de Liège, l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) et d'autres institutions, a publié une étude dans le « Chemical Engineering Journal ». Ils y présentent pour la première fois un système d'irrigation assistée par évapotranspiration (EAI), qui couple la collecte d'eau multi-sources (ET/atmosphère) et l'irrigation goutte-à-goutte de précision dans un circuit fermé.
Point fort 1 : Conception innovante du composite hygroscopique à triple réseau (SMLC)
L'équipe de recherche a utilisé la sphaigne comme squelette biologique pour construire un composite hygroscopique à triple réseau « sel – polymère amphotère – couche photothermique ». La sphaigne possède naturellement une structure poreuse hiérarchique, offrant un réseau de canaux continus et hautement mouillants, ce qui en fait un support idéal pour l'ancrage uniforme du sel et du polymère.
Premier réseau : Le sel hygroscopique (LiCl) fournit une forte capacité d'absorption d'eau.
Deuxième réseau : Le polymère amphotère (MDMAPS) améliore la cinétique d'absorption.
Troisième réseau : La couche photothermique de noir de carbone permet la libération pilotée par l'énergie solaire.
Point fort 2 : Taux d'absorption ultra-élevé et cycles stables
Les données de performance du matériau sont remarquables :
| Indicateur de performance | Données mesurées |
|---|---|
| Taux d'absorption d'eau | Jusqu'à 6,42 g/g à 30–60 % d'humidité relative |
| Taux d'absorption maximal | Jusqu'à 8,99 g/g à 90 % d'humidité |
| Libération photothermique | Libère 74 % de l'eau stockée en 120 minutes sous lumière solaire simulée de 1,0 kW/m² |
| Gradient de taux de libération | 50 % libérés à 0,5 kW/m², 89 % à 1,5 kW/m² |
| Stabilité cyclique | Après 15 cycles d'adsorption/désorption, la capacité diminue de < 5 % |
Point fort 3 : Validation multi-échelle et qualité de l'eau assurée
L'équipe de recherche a effectué des validations à plusieurs échelles, allant de l'adsorption dynamique de vapeur sur des échantillons microscopiques aux tests sur des dispositifs macroscopiques. L'eau récupérée, après analyse, répond aux normes de qualité de l'eau potable de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et peut être utilisée directement pour l'irrigation goutte-à-goutte.
Point fort 4 : Une expérience d'une semaine en serre, sans apport d'eau externe
Dans l'expérience en serre, le dispositif EAI a maintenu une humidité stable du sol, soutenant la croissance normale d'orge et de blé de terrain sec pendant 7 jours, avec des hauteurs de plantes atteignant 19–25 cm, sans aucun apport d'eau externe pendant toute la durée.
III. Conception technique : Comment faire « rentrer » l'eau d'évapotranspiration
Le cœur du système EAI est la création d'un cycle hydrologique en circuit fermé :
Absorption diurne : La vapeur d'eau produite par la transpiration des cultures et l'humidité atmosphérique sont capturées par le composite SMLC. Le matériau absorbe l'eau grâce à trois mécanismes synergiques : condensation capillaire, hydratation du sel et adsorption par le polymère.
Libération photothermique : Le rayonnement solaire diurne est absorbé par la couche photothermique de noir de carbone du matériau, converti en chaleur, ce qui déclenche la libération d'eau. Le taux de libération s'adapte automatiquement à l'intensité lumineuse, se synchronisant avec les variations journalières des besoins en transpiration.
Irrigation de précision : L'eau libérée, après condensation, est renvoyée aux racines des cultures via un système d'irrigation goutte-à-goutte, complétant ainsi la boucle fermée « transpiration – récupération – irrigation ».
Cycle jour/nuit : La nuit, l'humidité augmente et la température baisse, permettant au matériau de se régénérer en absorbant à nouveau de l'eau, se préparant ainsi pour la libération du lendemain.
IV. Perspectives d'application : Fournir une « source d'eau autonome » à l'agriculture des zones arides
1. Évaluation du cycle de vie : Faible coût, faible consommation énergétique, évolutivité
L'évaluation du cycle de vie réalisée par l'équipe de recherche montre que :
Le coût d'un dispositif unique est d'environ 2,08 dollars US.
La consommation énergétique et l'impact environnemental sont faibles, présentant un potentiel de déploiement à grande échelle.
Cela signifie que cette technologie est non seulement scientifiquement viable, mais aussi économiquement réalisable.
2. Le « compagnon du cycle de l'eau » pour l'agriculture sous abri
Cette technologie s'adapte naturellement à l'agriculture sous abri comme les serres solaires ou les tunnels plastiques. L'humidité élevée et l'eau de transpiration concentrée à l'intérieur des serres constituent un environnement idéal pour le système EAI. À l'avenir, il sera possible de construire des systèmes en circuit fermé « récupération de l'eau de transpiration – libération solaire – irrigation goutte-à-goutte de précision », réduisant considérablement les besoins en irrigation externe pour l'agriculture sous abri.
3. La « tour à eau de la vie » pour les régions arides et semi-arides
Pour les régions arides et semi-arides du monde, ainsi que pour les zones d'agriculture pluviale dépourvues d'infrastructures d'irrigation, la technologie EAI offre une source d'eau décentralisée indépendante des eaux de surface ou souterraines. Elle peut transformer l'eau de transpiration perdue par les cultures en une ressource d'irrigation renouvelable, renforçant significativement la résilience climatique des systèmes agricoles.
4. Synergie avec d'autres technologies d'économie d'eau
L'étude indique que le système EAI peut être utilisé en synergie avec des technologies d'économie d'eau existantes comme le paillage, l'irrigation déficitaire ou les variétés tolérantes à la sécheresse, pour améliorer conjointement la productivité de l'eau en agriculture.
V. Valeur industrielle : Redéfinir le cycle de l'eau en agriculture
La signification profonde de cette étude réside dans la refonte du métabolisme des ressources en eau agricoles. L'utilisation traditionnelle de l'eau en agriculture suit un modèle linéaire « prélèvement – consommation – rejet » ; le système EAI, grâce à l'innovation matérielle, réalise un modèle circulaire « transpiration – récupération – ré-irrigation », transformant les pertes par évapotranspiration, qui représentent plus de 70 % de l'eau agricole, en une source interne renouvelable.
Comme le conclut l'article : « Ce travail démontre une voie pratique pour transformer les pertes par évapotranspiration en une source d'irrigation renouvelable, offrant une solution évolutive et écologique pour une agriculture résiliente au climat dans les régions arides. »
Alors que la crise mondiale de l'eau s'intensifie, cette technologie de « captage d'eau dans l'air » pourrait bien être l'une des pièces clés du puzzle du développement agricole durable.
Source : Institut de l'environnement agricole et du développement durable, Académie chinoise des sciences agricoles ; Faculté Gembloux Agro-Bio Tech, Université de Liège (ULiège), Belgique ; Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) ; Auteurs : Menglu Wang, Buchun Liu, Enke Liu, Saud-uz Zafar, Joost Wellens, Marie-Laure Fauconnier, Caroline De Clerck, Xurong Mei ; Titre : « Closing the evapotranspiration loop: A bio-derived hygroscopic composite for self-sufficient irrigation in arid agriculture » (Boucler la boucle de l'évapotranspiration : Un composite hygroscopique biosourcé pour une irrigation autonome en agriculture aride) ; Publié dans : Chemical Engineering Journal (22 février 2026).
