Cet article fait partie des 112 cas de l’économie bleue.

Cet article fait partie d’une liste de 112 innovations qui façonnent l’économie bleue. Il s’inscrit dans le cadre d’un vaste effort de Gunter Pauli pour stimuler l’esprit d’entreprise, la compétitivité et l’emploi dans les logiciels libres. Pour plus d’informations sur l’origine de ZERI.

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Cas 1 : Le Vortex

Déc 14, 2012 | 100 Innovations, Eau, Energie

Le marché

Le marché mondial du traitement de l’eau et de la production d’eau potable représente l’un des investissements les plus sûrs jamais réalisés. La marchandise de l’eau est indispensable à la société et à l’industrie. La disponibilité d’eau propre est de plus en plus sous pression à mesure que la population augmente et que la consommation par habitant augmente sans cesse. Avant, l’eau était gratuite, un bien commun. Au cours des dernières décennies, l’eau est devenue une activité rentable avec un flux de trésorerie sûr et des coûts croissants pour le consommateur.

Le marché mondial de l’eau et du traitement des eaux usées a dépassé la barre des 200 milliards de dollars en 2009. La Chine est en tête de ce marché avec une croissance annuelle estimée à 17%. Le traitement des eaux usées est évalué à 40 milliards de dollars avec plus de 13 000 entreprises dans le monde, grâce à des contrats de service à long terme. Jusqu’à présent, le modèle de traitement de l’eau comprenait la sédimentation et l’oxydation, c’est-à-dire le décantation des matières solides et le pompage de l’air, ainsi qu’un traitement chimique ultérieur.

Le volume annuel de produits chimiques utilisés pour traiter l’eau aux États-Unis dépasse 10 millions de tonnes. L’augmentation de la demande mondiale d’eau s’accompagne d’une augmentation de la demande de produits chimiques.

La consommation d’eau embouteillée a augmenté en moyenne de 12% par année au cours de la dernière décennie, avec des ventes estimées à 22 milliards de dollars. L’une des niches de croissance les plus rapides dans cette quête d’expansion de l’approvisionnement en eau potable est la conversion de l’eau salée et de l’eau grise en eau potable par osmose inverse. Les dépenses en immobilisations pour cette technologie dépassent 2,2 milliards de dollars par année, mais on s’attend à ce qu’elles augmentent encore de 50% au cours des quatre prochaines années. Aguas de Barcelona (Espagne), qui fait partie du groupe GDF Suez (France), prévoit la plus grande installation de ce type, investissant plus d’un milliard de dollars, libérant ainsi Barcelone d’une pénurie chronique d’eau.

L’innovation

C’est dans le contexte du marché mondial de l’eau que nous devons évaluer l’arrivée d’une innovation simple et extraordinaire : le vortex. Le vortex a la capacité d’augmenter considérablement l’efficacité du traitement de l’eau, réduisant les coûts tout en créant des emplois locaux. Ce phénomène naturel pourrait un jour remplacer les produits chimiques et les membranes ainsi que perturber les flux de trésorerie actuels des fournisseurs traditionnels qui semblent sûrs. La plate-forme technologique du vortex s’inspire de l’observation que l’eau sale se purifie d’elle-même comme dans une rivière qui s’écoule. Le mouvement tourbillonnant continu force l’air à entrer et à sortir de l’eau, décourageant et stimulant les micro-organismes bénéfiques.

Deux inventeurs suédois, l’ingénieur de développement Curt Hallberg et son collègue Morten Oveson, ont traduit leurs observations en un modèle mathématique et ont ensuite créé un dispositif simple qui imite le mouvement de l’eau dans un vortex avec des résultats prévisibles. Ils ont poursuivi leur entreprise pour créer Watreco AB basée à Malmö. Watreco AB a été élue entreprise suédoise GreenTech de l’année 2009. Cette entreprise est plus que verte – elle change le modèle économique de l’eau. Récemment, Curt a également créé Vortex Innovations, un groupe de recherche qui travaille en collaboration pour trouver des “solutions bleues”.

La puissance du tourbillon réside dans la prévisibilité des lois de la physique, où les particules d’air sont entraînées vers le centre, d’où l’air est aspiré. La source d’énergie pour ce processus peut être simplement la gravité, qui est garantie pour alimenter l’appareil 24 heures par jour ! Il n’y a plus de produits chimiques, plus de membranes et la consommation d’énergie est minime.

Le premier flux de trésorerie

Les inventeurs ont réalisé un large éventail d’applications de leur appareil vortex et ont cherché la première utilisation évidente sur le marché près de chez eux, ce qui a rapidement été identifié comme la fabrication de glace. Le générateur de tourbillons, fait à la main, a obtenu des résultats bénéfiques : économies d’énergie et glace cristalline. L’eau contient de l’air, dissous dans des bulles de l’ordre du micron. Le vortex élimine cet air, et comme l’air agit comme un isolant, l’eau sans air qui en résulte gèle plus rapidement. La glace, libre d’air, est limpide et se fissure beaucoup moins facilement. Lorsqu’elles sont appliquées sur les patinoires de hockey sur glace, les enseignes publicitaires sous la glace demeurent visibles toute la saison, ce qui augmente les revenus publicitaires. Comme il n’y a pas d’air dans la glace, les bactéries aérobies qui se développent habituellement dans la glace comme E. coli et Salmonella ne peuvent survivre. La plupart des grandes patinoires scandinaves ont depuis adopté cette technologie, ce qui s’est traduit par un retour sur investissement en quelques mois, et non en quelques années.

Le deuxième créneau qui a généré des flux de trésorerie pour Watreco AB est le terrain de golf. Un terrain de golf peut nécessiter jusqu’à plus trois millions de litres d’eau par jour. Pour économiser l’eau, des surfactants sont ajoutés à l’eau afin qu’elle pénètre plus rapidement dans le gazon et qu’elle s’évapore moins. Si l’eau a été prétraitée par la machine vortex, aucun produit chimique n’est nécessaire, ce qui réduit les besoins en eau de 20 à 30%. Il s’agit d’un cas où le vortex rend les produits chimiques superflus. Un troisième créneau de marché est l’élimination des algues des plans d’eau stables, y compris les piscines, qui sont généralement traitées avec des produits chimiques comme le chlore.

L’opportunité

Bien que les patinoires de hockey et les terrains de golf soient des marchés de niche, l’expérience acquise dans ces secteurs a préparé Curt Hallberg et son équipe aux marchés en croissance, y compris le traitement et le dessalement de l’eau industrielle. Les unités d’essai de la machine à vortex des îles Canaries ont démontré que son traitement de l’eau salée permet à nouveau l’élimination de l’air, ce qui élimine ensuite le problème des biofilms. Les biofilms se développent sur les membranes, ce qui réduit l’efficacité de celles-ci. Ceci oblige la fermeture de l’installation de dessalement par osmose inverse tous les quinze jours pour éliminer chimiquement les biofilms. Cela augmente les coûts d’entretien (par le biais d’une exigence chimique supplémentaire) et réduit l’efficacité de l’installation (puisque les périodes d’arrêt nécessitent une sauvegarde) ainsi que le besoin en capital supplémentaire pour les membranes de remplacement (puisque la durée de vie d’une membrane est réduite). S’il n’y a pas d’air dans l’eau, les bactéries aérobies sont exclues. Si un vortex mais aucun produit chimique n’est utilisé, la durée de vie de la membrane augmente. En fait, le coût énergétique d’un mètre cube d’eau potable pourrait passer de 2,4 à 1,0 kilowatt par heure.

Ce ne sont là que quelques-unes des applications du vortex qui ont été réalisées, mais on s’attend à ce que d’autres soient révélées bientôt. Cependant, ce que nous savons aujourd’hui confirme que la technologie du vortex permet de réduire les coûts d’exploitation, d’économiser de l’énergie, d’éliminer les produits chimiques et de générer un meilleur rendement des investissements existants. Le défi pour les industries traditionnelles est que l’intégration réussie du vortex dans les installations existantes nécessite une nouvelle compétence de base : la dynamique des fluides. C’est maintenant à General Electric, Siemens et Nitto Denko de nous sortir de la boîte. Entre-temps, les entrepreneurs du monde entier peuvent créer un nouveau modèle compétitif qui génère des emplois locaux partout dans le monde.

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