Comment l’eau provenant de l’air pourrait remodeler la sécurité de l’eau

Les infrastructures des services publics comme l’électricité et l’énergie en général passent progressivement d’un modèle centralisé (une grande centrale, des dizaines de milliers de clients) à un modèle décentralisé, où des technologies telles que le photovoltaïque et les petites éoliennes permettent aux petits producteurs de prendre en main leur indépendance énergétique.

Un processus similaire pourrait se produire avec l’eau, la production d’eau à partir de l’humidité atmosphérique devenant une option de plus en plus économiquement viable. Cela ne remplacera pas les systèmes municipaux des grandes villes, mais pourrait radicalement changer l’équation de la sécurité de l’eau, notamment dans les zones reculées ou les pays en développement, de la même manière que la production d’électricité décentralisée avec des panneaux solaires l’a fait. Ainsi, cela en fait une technologie complémentaire plus crédible pour un approvisionnement en eau résilient, hors réseau et intégré aux bâtiments.

Le potentiel de cette technologie a été analysé récemment dans une étude menée par des chercheurs de la BRAC University (Bangladesh) et de la Swinburne University of Technology (Australie). Ils ont publié leurs résultats dans Applied Thermal Engineering¹, sous le titre « De l’air à l’eau : science, technologie et avenir de la collecte d’eau atmosphérique (AWH)».

Eau provenant de l’air ?

En général, l’eau douce est une ressource rare sur Terre, la grande majorité de l’eau étant enfermée dans les océans sous forme d’eau de mer, et la plupart de l’eau douce étant piégée dans les glaciers, principalement au Groenland et en Antarctique.

Source: OpenEdu

Ce problème est, bien sûr, le plus aigu dans les régions désertiques et arides, mais pas uniquement.

« La rareté de l’eau n’est pas seulement un problème dans les régions arides ; même les zones riches en eau connaissent des pénuries saisonnières en raison d’une mauvaise gestion de l’eau et de variations climatiques. La situation devrait s’aggraver en raison du changement climatique, de la croissance démographique, de l’expansion industrielle et de la surextraction des eaux souterraines. »

Actuellement, plus de 1,6 milliard de personnes vivent dans des villes confrontées à des pénuries d’eau, et ce nombre devrait doubler au cours des trois prochaines décennies, la pollution et la surexploitation des ressources d’eaux souterraines aggravant la situation.

« Des régions comme l’Inde, le Moyen-Orient, l’Afrique du Nord et certaines parties des États-Unis constatent des baisses alarmantes du niveau des eaux souterraines en raison de la surutilisation. Dans de nombreux cas, les aquifères ne peuvent pas se reconstituer, entraînant une perte permanente d’eau douce. »

La désalinisation de l’eau est une option pour les régions côtières, mais il s’agit d’un processus très énergivore qui peut également endommager les écosystèmes marins. Certaines innovations autour de l’énergie solaire et de la cogénération d’hydrogène avec de l’eau douce pourraient aider, mais cela reste en cours de développement.

L’eau désalinisée contient souvent des concentrations de bore, de chlorure et de sodium qui peuvent dépasser les seuils de tolérance des cultures agricoles. De plus, la désalinisation est nécessairement un processus très centralisé et lourd en infrastructures.

Source: Applied Thermal Engineering

C’est pourquoi la génération d’eau atmosphérique (AWG) est considérée, à la place, comme une technologie qui extrait l’humidité de l’air et la convertit en eau utilisable, l’eau atmosphérique étant déjà de l’eau douce.

Ce n’est pas une technologie entièrement nouvelle, car les civilisations des régions arides utilisaient des méthodes rudimentaires telles que la collecte de rosée, la récolte de brouillard et les techniques de condensation passive. Des méthodes reposant sur la compression et l’électricité existent également, bien qu’elles n’aient pas été déployées efficacement à grande échelle. Mais de nouvelles méthodes émergent.

Dans l’ensemble, cette technologie n’est pas limitée par la géographie ou les sources d’eau existantes, ce qui la rend idéale pour :

• Régions désertiques où les précipitations sont rares.
• Communautés isolées sans infrastructure d’eau.
• Zones sinistrées où l’approvisionnement en eau a été perturbé.

Comment fonctionne la collecte d’eau atmosphérique ?

La collecte d’eau atmosphérique (AWH) fonctionne principalement grâce à deux mécanismes : la condensation basée sur le refroidissement et l’extraction d’eau basée sur la sorption.

Méthodes basées sur la condensation sont similaires au fonctionnement d’une pompe à chaleur, sauf que l’objectif de la conception est de maximiser la condensation de l’eau :

« L’air ambiant humide est refroidi à une température inférieure à son point de rosée, ce qui fait condenser la vapeur d’eau en gouttelettes liquides sur une surface refroidie, qui sont ensuite collectées comme eau potable. »

Source: Applied Thermal Engineering

Dans l’extraction d’eau basée sur la sorption, des matériaux dessiccants qui capturent la vapeur sont utilisés, et l’eau est libérée grâce aux fluctuations naturelles de température.

Parmi d’autres systèmes, on peut également citer la collecte de rosée radiative, où des panneaux spécialisés facilitent la condensation de l’eau via un refroidissement radiatif passif, et la récolte de brouillard qui utilise des structures à maillage pour capturer et coalescer les gouttelettes d’eau suspendues dans le brouillard.

La sorption, la collecte radiative et la récolte de brouillard sont toutes des méthodes passives exploitant des phénomènes naturels tels que le rayonnement solaire direct ou les gradients thermiques et ne nécessitent pas d’énergie de haute qualité.

Des systèmes hybrides existent également, combinant des méthodes passives avec le cycle de réfrigération par compression de vapeur (VCRC) actif ou le refroidissement thermoélectrique.

Ce que l’étude a trouvé

Tout d’abord, l’étude a analysé le potentiel géographique de l’AWH, constatant que la concentration d’humidité peut varier de fractions de gramme d’eau dans les régions polaires à plusieurs dizaines de grammes par mètre cube dans les climats chauds et humides.

Cependant, l’humidité relative à elle seule est insuffisante et n’est pas la seule métrique déterminante, surtout pour les systèmes passifs. La température, le contenu absolu d’humidité, la disponibilité solaire et les coûts énergétiques locaux déterminent la viabilité technique et économique du système AWH.

Le coût du système lui-même peut également être un facteur déterminant pour les taux d’adoption, notamment dans les régions ayant un accès limité au capital.

Collecte d’eau par sorption

Les systèmes basés sur la sorption utilisent certains matériaux, tels que le gel de silice, les zéolithes et les cadres organométalliques (MOFs), qui peuvent absorber efficacement la vapeur d’eau de l’air même dans des conditions de faible humidité.

En étant plus économique et économe en énergie que la méthode basée sur la condensation, la sorption a insufflé un nouvel élan au concept de collecte d’eau atmosphérique.

Source: Applied Thermal Engineering

Les itérations modernes de ces systèmes intègrent désormais des mécanismes de distribution d’air à haute température capables d’atteindre jusqu’à 128 °C grâce à des collecteurs à tube à vide double extrémité, assurant une régénération efficace du dessiccant même sous une irradiation solaire irrégulière. Certaines conceptions ont atteint des rendements de 4,40 L/jour à un coût réduit de 0,092 $/L.

« Réseaux polymères à cœur-coquille hydratables, capables de récolter 6,5 litres d’eau par kilogramme de matériau par jour sous la lumière du soleil, même dans des conditions de faible humidité. »

La nature passive de ces systèmes, qui peuvent être entièrement alimentés par l’énergie solaire, facilite leur déploiement, d’autant plus qu’ils nécessitent peu d’entretien et peu de compétences techniques.

Mesurer la pollution est crucial

Comme pour toute source d’eau, il est important de s’assurer qu’aucune contamination bactérienne ne survient. Mais comme l’eau est récoltée de l’air, la pollution de l’air peut également être capturée.

Cela pose particulièrement problème pour l’absorption de composés organiques volatils (COV). Ici, la sorption à base de sel (SAWH) obtient une qualité d’eau supérieure avec des concentrations de COV nettement plus faibles que les générateurs d’eau atmosphérique traditionnels basés sur la condensation (AWG).

D’autres métaux potentiels, contaminants dissous et contaminations d’origine système doivent également être mesurés et surveillés afin que le système de collecte d’eau soit fiable et largement utilisé en toute sécurité.

Adopter une approche intégrée

Un système hybride peut également intégrer des matériaux à changement de phase (PCM) pour améliorer la gestion thermique et la stabilité opérationnelle. Les PCM peuvent stocker l’excès d’énergie thermique pendant les périodes de forte radiation solaire et la libérer pendant les périodes de faible radiation, permettant une exploitation prolongée et une meilleure utilisation de l’énergie.

Par exemple, un système a atteint un rendement maximal en eau de 4,25 L/jour et un coût de production d’environ 0,11 $/L.

Les auteurs de l’étude recommandent une approche plus holistique plutôt que de se concentrer sur une technologie spécifique.

Par exemple, surtout dans les régions plus développées, en extrayant l’humidité de l’air d’admission ou recirculé, les systèmes AWH peuvent agir comme des modules de déshumidification actifs, réduisant substantiellement la charge de chaleur latente sur les systèmes de climatisation principaux. Ce faisant, ils ne produisent pas seulement de l’eau douce, mais réduisent également la consommation d’énergie des systèmes HVAC.

Cette double production peut améliorer considérablement le coût nivelé de l’eau (LCW) et modifier l’équation économique au-delà des cas d’utilisation dans les régions éloignées ou pauvres.

Recommandations pour l’adoption de l’AWH

Les systèmes AWH basés sur la condensation offrent le rendement en eau le plus élevé, les rendant attractifs pour des applications où une production élevée d’eau est essentielle, comme les usages résidentiels ou industriels.

Les systèmes AWH basés sur la sorption sont particulièrement utiles dans les climats à faible humidité, où les méthodes de condensation traditionnelles échouent. Cependant, les matériaux sorbants coûteux (comme les MOFs ou les composites dessiccants) peuvent augmenter les coûts opérationnels. Des matériaux plus avancés comme les hydrogels offrent davantage de potentiel, mais la recherche n’a commencé qu’en 2023.

Les systèmes AWH hybrides affichent de bons scores en rendement d’eau et en adaptabilité climatique, les rendant des solutions polyvalentes adaptées à des conditions environnementales variées. Mais ils nécessitent une intégration soigneuse de multiples composants (par ex., sorbants, unités de refroidissement, systèmes de contrôle), ce qui augmente leurs coûts de conception et de maintenance.

Marché de l’AWH & Futur

L’opportunité à court terme pour les systèmes de collecte d’eau atmosphérique se situe probablement dans les installations éloignées, les interventions d’urgence, les infrastructures insulaires et les applications militaires/logistiques, car ces cas d’utilisation sont les plus susceptibles d’avoir des besoins en eau critiques et non satisfaits qui ne sont pas facilement résolus par la désalinisation, les longs pipelines ou les eaux souterraines. Dans ces cas, le coût de construction d’infrastructures alternatives ou la moindre préoccupation pour l’optimisation des coûts peut permettre la construction de systèmes AWH en plus grand nombre, favorisant l’essor et la maturation de cette technologie.

À plus long terme, les sites industriels et les bâtiments urbains à forte humidité devraient offrir un marché beaucoup plus vaste, notamment à mesure que les sorbants avancés comme les hydrogels et les systèmes hybrides apportent une efficacité supplémentaire en se combinant aux systèmes HVAC existants. Cela peut fournir une source d’eau à faible coût supplémentaire, mais ne représentera pas un remplacement massif des réseaux d’eau centralisés, plutôt un complément très utile aux ressources déjà rares et sous tension.

Investir dans la collecte d’eau

Carrier Global

Carrier est un leader dans le HVAC (commercial et résidentiel), la chaîne du froid, et incendie & sécurité, avec plus de 58 000 employés. Elle a été fondée en 1915, acquise par United Technologies en 1979, puis séparée à nouveau en 2020, avant la fusion de United Technologies avec Raytheon.

Bien qu’elle ne vende pas uniquement des pompes à chaleur, il s’agit d’une catégorie de produits qui constitue le cœur de l’entreprise et qu’elle considère comme l’avenir du secteur. Elle comprend la marque Carrier, ainsi que d’autres grandes marques comme l’activité HVAC de Toshiba (acquise en 2022) et Viessmann.

Elle se concentre principalement sur les Amériques, le HVAC représentant plus de la moitié de ses ventes.

Elle possède une base installée de plus de 330 000 systèmes HVAC commerciaux, 33 millions de HVAC résidentiels, 1,8 million d’équipements de réfrigération et plus de 90 millions de systèmes de sécurité incendie. Elle se développe également dans le stockage de batteries, sous la marque Viessmann.

Carrier n’est pas une entreprise purement dédiée à la collecte d’eau atmosphérique. Mais en tant que leader des systèmes HVAC, elle bénéficierait directement des marchés se dirigeant vers des systèmes intégrés aux bâtiments où la collecte d’eau peut compenser les charges de refroidissement latentes, récupérer la chaleur résiduelle et devenir partie intégrante d’une infrastructure de bâtiment intelligente.

L’entreprise s’est également engagée à réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre (GES) d’ici 2030, ce qui en fait une action intéressante pour les investisseurs recherchant une exposition au contrôle climatique et au développement durable.

Dernières actualités boursières et développements de Carrier Global (CARR)

Étude référencée

^{1. Gourab Saha. De l’air à l’eau: science, technologie et avenir de la collecte d’eau atmosphérique (AWH). Applied Thermal Engineering. Date: août 2026. Article: 132073. Volume: Volume 302, Partie 5. 10.1016/j.applthermaleng.2026.132073}