Récolte du brouillard

Les brouillards ont le potentiel de fournir une source alternative d’eau douce dans les régions sèches et peuvent être récoltés grâce à l’utilisation de systèmes de collecte simples et peu coûteux. L’eau captée peut ensuite être utilisée pour l’irrigation agricole et l’usage domestique. La recherche suggère que les collecteurs de brouillard fonctionnent mieux dans les endroits où les périodes de brouillard sont fréquentes, comme les zones côtières où l’eau peut être récoltée lorsque le brouillard se déplace à l’intérieur des terres, entraîné par le vent. Cependant, la technologie pourrait également potentiellement fournir de l’eau dans les zones montagneuses si l’eau est présente dans les stratocumulus, à des altitudes d’environ 400 m à 1 200 m (PNUE, 1997b). Selon le Centre de recherches pour le développement international (1995), outre le Chili, le Pérou et l’Équateur, les zones les plus susceptibles d’en bénéficier sont la côte atlantique de l’Afrique australe (Angola, Namibie), l’Afrique du Sud, le Cap-Vert, la Chine, l’Est du Yémen, Oman, le Mexique, le Kenya et le Sri Lanka.

Description

La récolte du brouillard fournit une source alternative d’eau douce grâce à une technique utilisée pour capturer l’eau du brouillard entraîné par le vent. Les systèmes de récolte du brouillard sont généralement installés dans les zones où la présence de brouillard est naturellement élevée, généralement dans les régions côtières et montagneuses. Les systèmes sont généralement construits sous la forme d’un filet maillé, stabilisé entre deux poteaux étalés selon un angle perpendiculaire au vent dominant portant le brouillard. Lorsque le vent traverse le maillage, des gouttes d’eau douce se forment et s’égouttent dans une gouttière sous-jacente, à partir de laquelle des tuyaux conduisent l’eau dans un réservoir de stockage.

La technologie de récolte du brouillard consiste en un filet maillé à une ou deux couches soutenu par deux poteaux s’élevant du sol. Les panneaux de maille peuvent varier en taille. Ceux utilisés par l’Université d’Afrique du Sud dans un projet de recherche sur la récolte du brouillard mesuraient 70 m2 (UNISA, 2008) alors qu’au Yémen, un ensemble de 26 petits collecteurs de brouillard standard (SFC) de 1 m2 ont été construits (Schemenaur et al, sans date). Le matériau utilisé pour la maille est généralement un filet en nylon, en polyéthylène ou en polypropylène (également appelé « tissu d’ombrage ») qui peut être produit à différentes densités capables de capter différentes quantités d’eau du brouillard qui la traverse (PNUE, 1997b). Les collecteurs sont positionnés sur des lignes de crêtes perpendiculaires au vent dominant et captent et collectent l’eau lorsque le brouillard traverse. Le nombre et la taille des mailles choisies dépendront de la topographie locale, de la demande en eau et de la disponibilité des ressources financières et des matériaux. Selon FogQuest, l’allocation optimale est constituée d’unités à maille unique avec un espacement entre elles d’au moins 5 m avec des collecteurs de brouillard supplémentaires placés en amont à une distance au moins dix fois supérieure à celle de l’autre collecteur de brouillard. En Afrique du Sud, le projet de recherche universitaire a réuni plusieurs panneaux maillés afin d’élargir la zone de captage d’eau et de fournir une plus grande stabilité à la structure dans des conditions venteuses (UNISA, 2008).

Le collecteur et le système de transport fonctionnent en raison de la gravité. Les gouttelettes d’eau qui s’accumulent sur le maillage descendent et s’égouttent dans une gouttière au fond du filet d’où elles sont canalisées par des tuyaux vers un réservoir de stockage ou une citerne. Les taux de production d’eau typiques d’un collecteur de brouillard varient de 200 à 1 000 litres par jour, avec une variabilité quotidienne et saisonnière (FogQuest). L’efficacité de la collecte s’améliore avec des gouttelettes de brouillard plus grandes, des vitesses de vent plus élevées et une largeur de fibres / mailles de collecte plus étroite. De plus, le maillage doit avoir de bonnes caractéristiques de drainage. Les taux de collecte de l’eau des collecteurs de brouillard sont indiqués dans le tableau 1 ci-dessous.

Sources: UNISA, 2008; Schemenauer et al, 2004; Washtechnology; FogQuest

Les dimensions du système de transport et du dispositif de stockage dépendront de l’échelle du schéma. Des installations de stockage devraient être prévues pour au moins 50 % du volume journalier maximal d’eau consommé. À des fins agricoles, l’eau est recueillie dans un réservoir régulateur, transférée dans un réservoir, puis finalement dans un système d’irrigation que les agriculteurs peuvent utiliser pour arroser leurs cultures (PNUE, 1997b).

Le fonctionnement et la maintenance sont des processus relativement simples une fois le système correctement installé. Néanmoins, un facteur important de la durabilité de cette technologie est la mise en place d’un programme de contrôle de la qualité de routine qui devrait inclure les tâches suivantes (PNUE, 1997b):

• Inspection des filets maillés et des tensions des câbles pour éviter la perte d’efficacité de la collecte de l’eau et éviter les dommages structurels
• Entretien des filets, des drains et des canalisations pour y inclure l’élimination de la poussière, des débris et des algues
• Entretien du réservoir de stockage ou de la citerne pour éviter l’accumulation de champignons et de bactéries
• Lorsque les pièces de rechange ne sont pas disponibles localement, il est recommandé de conserver en réserve un stock de treillis et d’autres composants comme l’approvisionnement local pourrait être limité, en particulier dans les régions montagneuses éloignées.

La sécheresse causée par le changement climatique entraîne une réduction de la disponibilité des approvisionnements en eau douce dans certaines régions. Cela a un impact sur la production agricole en limitant les possibilités de plantation et d’irrigation. La récolte du brouillard fournit un moyen de capter les réserves d’eau vitales pour soutenir l’agriculture dans ces zones. En outre, lorsqu’elles sont utilisées pour l’irrigation afin d’augmenter la couverture forestière ou la couverture végétale, les réserves d’eau provenant de la récolte du brouillard peuvent aider à contrer le processus de désertification. Si les collines les plus élevées de la région sont plantées d’arbres, elles recueilleront elles aussi l’eau de brouillard et contribueront aux aquifères. Les forêts peuvent alors subvenir à leurs besoins et apporter de l’eau à l’écosystème, contribuant ainsi à renforcer leur résilience face à des conditions plus sèches.

Mise en œuvre

Les systèmes de récolte du brouillard sont mieux installés dans des endroits ouverts avec une élévation assez élevée et exposés au flux du vent. Des informations météorologiques et climatiques telles que la direction prédominante du flux de vent pourraient devoir être recueillies pour identifier un emplacement optimal. Après la configuration technique, une formation peut également être nécessaire pour présenter le système et ses exigences de maintenance à la communauté locale. Un brouillard épais, des vitesses de vent élevées et un maillage plus serré peuvent tous améliorer l’efficacité du système de récolte. Le taux de récolte de l’eau varie entre 5,3 litres par m2/jour et 13,4 litres par m2/jour selon la saison, l’emplacement et le type (matériel utilisé) du système de récolte (Organisation des États américains, s.d.). L’eau recueillie par les récupérateurs de brouillard peut être utilisée à de nombreuses fins, y compris l’eau potable, l’irrigation et d’autres applications domestiques. La maille, généralement en nylon, en polyéthylène ou en polypropylène, est bien étalée entre deux poteaux fermement plantés, généralement des poteaux en bois. La taille d’un système de récolte de brouillard peut varier considérablement, le plus petit étant d’environ 1 m2 d’unité, et le plus grand s’étendant jusqu’à 1600 m2 (Dar SI Hmad, s.d.). Une gouttière sous-jacente recueille les gouttes d’eau qui tombent du maillage. Les gouttes sont déviées vers un réservoir de stockage d’eau séparé où l’eau peut être collectée et utilisée. L’entretien comprend des contrôles de routine et le nettoyage des filets maillés, des tuyaux et des réservoirs pour éliminer la poussière, les algues, les bactéries, etc. pour assurer une efficacité maximale et maintenir la qualité de l’eau.

Avantages de la technologie

• Ne nécessite pas d’énergie pour fonctionner.
• Diminue la pression sur les réservoirs d’eau douce locaux pendant les périodes de faible disponibilité en eau.
• L’eau atmosphérique est généralement propre, ne contient pas de micro-organismes nocifs et convient immédiatement à l’irrigation. Dans un certain nombre de cas, il a été démontré que l’eau collectée avec la technologie de collecte du brouillard répondait aux normes de l’Organisation mondiale de la santé (UNISA, 2008; WaterAid, sans date). L’impact environnemental de l’installation et de la maintenance de la technologie est minime (WaterAid, pas de date). Une fois les composants et la supervision technique sécurisés, la construction de la technologie de récolte du brouillard est relativement simple et peut être entreprise sur place. Le processus de construction ne nécessite pas de main-d’œuvre, seules les compétences de base sont requises et, une fois installé, le système ne nécessite aucune énergie pour fonctionner. Étant donné que la récolte du brouillard convient particulièrement aux zones montagneuses où les communautés vivent souvent dans des conditions reculées, les investissements en capital et les autres coûts sont généralement faibles par rapport aux sources classiques d’approvisionnement en eau (PNUE, 1997b).
• Fournit une source supplémentaire d’eau douce dans les régions côtières et montagneuses sèches, augmentant ainsi la qualité de vie dans les communautés.
• Fournit une eau généralement propre qui peut être utilisée immédiatement après la récolte.
• Minimise les coûts et la nécessité de transporter de l’eau douce dans la zone, difficile d’accès.

Inconvénients de la technologie

Les technologies de récolte du brouillard dépendent d’une source d’eau pas toujours fiable, car l’apparition de brouillards est incertaine. Cependant, certaines zones ont une propension au développement de brouillard, en particulier les zones côtières montagneuses sur la marge continentale occidentale de l’Amérique du Sud. De plus, il est difficile de calculer même une quantité approximative d’eau qui peut être obtenue à un endroit particulier (Schemenauer et Cereceda, 1994). Cette technologie pourrait représenter un risque d’investissement à moins qu’un projet pilote ne soit d’abord réalisé pour quantifier le rendement potentiel du débit d’eau qui peut être anticipé dans la zone considérée.

Exigences financières et coûts

Les coûts varient en fonction de la taille des capteurs de brouillard, de la qualité et de l’accès aux matériaux, de la main-d’œuvre et de l’emplacement du site. Les petits collecteurs de brouillard coûtent entre 75 $ et 200 each chacun à construire. Les grands collecteurs de brouillard de 40 m2 coûtent entre 1 000 et 1 500 dollars et peuvent durer jusqu’à dix ans. Un projet de village produisant environ 2 000 litres d’eau par jour coûtera environ 15 000 $ (FogQuest). Les systèmes à unités multiples ont l’avantage d’être moins coûteux par unité d’eau produite, et le nombre de panneaux utilisés peut être modifié en fonction des conditions climatiques et de la demande en eau (PNUE, 1997b). La participation de la communauté aidera à réduire le coût de la main-d’œuvre pour la construction du système de récolte du brouillard.

Exigences institutionnelles et organisationnelles

Il est généralement recommandé que la population locale participe à la construction du projet (PNUE, 1997; WaterAid, sans date). La participation de la communauté contribue à réduire les coûts de main-d’œuvre et contribue également à assurer un sentiment d’appropriation par la communauté et un engagement en faveur de l’entretien. Un comité de gestion communautaire pourrait être mis en place et composé de personnes formées responsables des tâches de réparation et d’entretien, contribuant ainsi à assurer la durabilité à long terme de la technologie. Dans les premières étapes, des subventions gouvernementales peuvent être nécessaires pour acheter des matières premières et financer des compétences techniques.

Toute une gamme d’informations météorologiques et géographiques est requise pour choisir un site pour mettre en œuvre une technologie de récolte du brouillard, y compris la direction prédominante du vent et le potentiel d’extraction de l’eau des brouillards (comme la fréquence d’apparition du brouillard et la teneur en eau du brouillard). Une étude de faisabilité et une évaluation à l’échelle pilote devraient également être effectuées pour évaluer l’ampleur et la fiabilité de la source d’eau de brouillard. Certaines de ces informations peuvent généralement être recueillies auprès des agences météorologiques gouvernementales, mais peuvent nécessiter des stations météorologiques locales et l’utilisation d’un neblinomètre (un dispositif de mesure de la teneur en eau liquide) pour la collecte de données localisées (encadré 1).

Encadré 1: Informations clés requises pour évaluer l’aptitude à la récolte du brouillard
« Modèles de vents mondiaux: les vents persistants d’une direction sont idéaux pour la collecte du brouillard. La zone de haute pression dans la partie orientale de l’océan Pacifique Sud produit des vents terrestres du sud-ouest dans le nord du Chili pendant la majeure partie de l’année et des vents du sud le long de la côte du Pérou.
Topographie : il est nécessaire d’avoir un relief topographique suffisant pour intercepter les brouillards/nuages. Les exemples à l’échelle continentale incluent les montagnes côtières du Chili, du Pérou et de l’Équateur et, à l’échelle locale, les collines isolées ou les dunes côtières.

Relief dans les environs : il est important qu’il n’y ait pas d’obstacle majeur au vent à quelques kilomètres au vent du site. Dans les régions côtières arides, la présence d’une dépression ou d’un bassin intérieur qui se réchauffe pendant la journée peut être avantageuse, car la zone de basse pression localisée ainsi créée peut renforcer la brise marine et augmenter la vitesse du vent à laquelle les plates-formes de nuages marins s’écoulent au-dessus des dispositifs de collecte.

Altitude : l’épaisseur des stratocumulus et la hauteur de leurs bases varieront selon l’emplacement. Une altitude de travail souhaitable est aux deux tiers de l’épaisseur du nuage au-dessus de la base. Cette partie du nuage aura normalement la teneur en eau liquide la plus élevée. Au Chili et au Pérou, les altitudes de travail varient de 400 m à 1 000 m d’altitude.

Orientation des caractéristiques topographiques: il est important que l’axe longitudinal de la chaîne de montagnes, des collines ou du système dunaire soit approximativement perpendiculaire à la direction du vent amenant les nuages de l’océan. Les nuages s’écouleront sur les lignes de crête et à travers les cols, le brouillard se dissipant souvent du côté du vent arrière.

Distance du littoral: il existe de nombreux sites continentaux de haute altitude avec une couverture de brouillard fréquente résultant soit du transport de nuages au vent, soit de la formation de nuages orographiques. Dans ces cas, la distance au littoral n’est pas pertinente. Cependant, les zones de relief élevé près du littoral sont généralement des sites privilégiés pour la récolte du brouillard.

Espace pour les collecteurs: les lignes de crête et les bords au vent des montagnes à sommet plat sont de bons sites de récolte de brouillard. Lorsque de longs collecteurs d’eau de brouillard sont utilisés, ils doivent être placés à des intervalles d’environ 4,0 m pour permettre au vent de souffler autour des collecteurs.

Emplacements en ligne de crête et au vent: les emplacements au vent à une altitude légèrement inférieure sont acceptables, tout comme les emplacements à altitude constante sur un terrain plat. Mais les endroits derrière une crête ou une colline, en particulier là où le vent souffle en pente descendante, doivent être évités. »Source: PNUE, 1997b

Outre les données matérielles détaillées dans l’encadré 1, une expertise dans la construction et l’entretien de la technologie de récolte du brouillard est requise et une formation devrait être dispensée aux communautés locales pour qu’elles entreprennent un contrôle de qualité régulier et des inspections du matériel.

Obstacles à la mise en œuvre

Plusieurs défis et problèmes ont émergé des projets de récolte du brouillard mis en œuvre à ce jour:

• Lorsque le brouillard est une source saisonnière, l’eau doit être stockée en grande quantité pour une utilisation en saison sèche (WaterAid, pas de date)
• Si elle n’est pas correctement entretenue, la qualité de l’eau devient un problème pendant les périodes de faible débit
• La collecte de l’eau de brouillard nécessite des conditions environnementales et topographiques spécifiques, limitant son application à des régions spécifiques
• L’approvisionnement et le transport des matériaux sont entravés par des endroits éloignés et un terrain escarpé
• Des vents forts et des chutes de neige peuvent entraîner une défaillance structurelle pendant la saison hivernale
• Le rendement en eau est de difficile à prévoir, nécessitant des études de faisabilité avant une mise en œuvre à grande échelle
• Pour que la récolte soit efficace, des brouillards fréquents sont nécessaires et suffisamment d’eau collectée pour que l’investissement soit rentable. Cela limite les technologies à des zones avec des conditions spécifiques.
• Il y a peu de producteurs commerciaux de treillis actuellement en activité, les principaux fournisseurs étant situés au Chili. Il n’y en a pas en Afrique, en Amérique du Nord ou en Asie (FogQuest). Par conséquent, la mise en œuvre et la maintenance peuvent être coûteuses en raison de l’importation ou du transport.
• Le volume récolté peut être difficile à prévoir, surtout à long terme, car il dépend de la présence de brouillard, de la vitesse du vent, etc.
• Dans certaines régions côtières, la qualité de l’eau de brouillard récoltée pour la consommation est inférieure en raison de concentrations élevées de chlore, de nitrate et de minéraux
• Les grandes constructions de récolte de brouillard peuvent endommager ou gêner la flore et la faune
• Des conditions météorologiques difficiles telles que des vents très forts et des chutes de neige peuvent endommager les systèmes de récolte

Possibilités de mise en œuvre

• Relativement technologie simple. Une fois établie, elle peut être gérée par la communauté et nécessite peu d’entretien
• Source d’eau douce moins chère que certaines autres sources d’approvisionnement en eau non conventionnelles, telles que le dessalement
• La diversification des ressources en eau douce dans les zones où l’accès à l’eau douce est limité augmente la résilience au climat
• Les matériaux pour les composants du système peuvent souvent provenir de sources locales, créant des opportunités d’affaires locales
• La collecte de l’eau de brouillard est apparue comme une technologie innovante pour les communautés montagneuses sans accès aux sources d’eau traditionnelles. Encore largement en développement, il existe des possibilités de recherche et de développement sur la technologie de récolte du brouillard et son potentiel pour soutenir la production agricole. Compte tenu du manque de fournisseurs de mailles, l’utilisation de matériaux disponibles localement pour les composants présente une opportunité de développement des affaires locales. Cette technologie offre également la possibilité de restaurer la végétation naturelle et de soutenir les pratiques agricoles grâce à l’approvisionnement en eau claire pour les cultures et le bétail.

Considérations de mise en œuvre *

Maturité technologique: 4-5
Investissement initial: 1-3
Coûts opérationnels: 1-2
Calendrier de mise en œuvre: 1-2

* Ce mémoire technique d’adaptation comprend une évaluation générale de quatre dimensions relatives à la mise en œuvre de la technologie. Il représente une échelle d’évaluation indicative de 1 à 5 comme suit:
Maturité technologique: 1 – aux premiers stades de la recherche et du développement, à 5 – pleinement mature et largement utilisée
Investissement initial: 1 – coût très faible, à 5 – Investissement de coût très élevé nécessaire à la mise en œuvre de la technologie
Coûts opérationnels: 1- coût très faible / nul, à 5 – coûts d’exploitation et de maintenance très élevés
Délai de mise en œuvre: 1 – très rapide à mettre en œuvre et à atteindre la capacité souhaitée, à 5 – investissements de temps importants nécessaires pour établir et / ou atteindre la pleine capacité
Cette évaluation ne doit être utilisée qu’à titre indicatif et doit être considérée comme relative aux autres technologies incluses dans ce guide. Des coûts et des échéanciers plus précis doivent être identifiés comme pertinents pour la technologie et la géographie spécifiques.

Études de cas

• Maroc: Boire dans les nuages – les femmes et les hommes transforment la rosée et le brouillard en eau potable

• Partenariat UNEP-DHI – Récolte du brouillard
• CRDI (Centre de recherches pour le développement international) (1995) Lecture des nuages au Chili, Rapports du CRDI, Ontario.
• Schemenauer, R.S., P. Osses et M. Leibbrand (2004) Évaluation de la collecte de brouillard et projets opérationnels dans le gouvernorat de Hajja, Yémen. Dans: Actes de la 3e Conférence Internationale sur le Brouillard, la Collecte du Brouillard et la Rosée, Le Cap, Afrique du Sud, 38.
• Schemenauer, R.S. et P. Cereceda (1994). Rôle de la collecte du brouillard dans la planification de l’eau pour les pays en développement. Forum des ressources naturelles, 18, 91-100, Nations Unies, New York.
• UNEP (1997) Sourcebook of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Some Countries in Asia, UNEP, Unit of Sustainable Development and Environment General Secretariat, Organisation des États américains, Washington, D.C.
• NISA (University of South Africa) (2008) Research Report, UNISA. Le Cap.
• WaterAid, Dossier technique: Récupération des eaux de pluie, sans date
• Cho, R. (2011). Les Collecteurs de Brouillard: Récolte De L’Eau De L’Air Mince. Institut de la Terre, Université Columbia. Disponible à: http://blogs.ei.columbia.edu/2011/03/07/the-fog-collectors-harvesting-w…
• Dar Si Hmad (s.d.) Récolte du brouillard. Darsihmad.org . Disponible à: http://www.darsihmad.org/fog-harvesting/
• Gur, E. et Spuhler, D. (s.d.) Fog Drip. Assainissement Durable et Gestion de l’Eau (SSWM). Disponible à: http://www.sswm.info/content/fog-drip
• SV (s.d.) 1.3 Récolte du brouillard. Organisation des États américains. Disponible à: http://www.oas.org/dsd/publications/unit/oea59e/ch12.htm
• Quezada, A., Haggar, J., Torres, J. et Clements, R. (s.d.) Fog Harvesting. ClimateTechWiki. Disponible sur : http://www.climatetechwiki.org/content/fog-harvesting
  Wikipedia (2016). Collection de Brouillard. Fondation Wikimédia. Disponible à: https://en.wikipedia.org/wiki/Fog_collection