Taïwan est confronté à des pénuries d'eau depuis des décennies – et la région de Chicago pourrait y faire face au cours des 20 prochaines années, car les niveaux des aquifères pour l'eau des puits baissent tandis que l'utilisation de l'eau des Grands Lacs est limitée par un accord interétatique.

Alors que les conditions de sécheresse s'aggravent dans le monde entier en raison du réchauffement climatique, des systèmes améliorés de conservation et d'efficacité de l'eau deviennent de plus en plus nécessaires. Université nationale de Taïwan (NTU), une prestigieuse institution de recherche située à Taipei, cherche à exploiter le pouvoir de la communauté scientifique internationale ici et dans le monde pour propulser les villes vers un avenir plus durable.

Le programme Dragon Gate de l'Université nationale de Taiwan, en collaboration avec Argonne National Laboratory à l'ouest de Chicago, et la Northwestern University sont des pionniers des technologies de récupération et de réutilisation de l'eau. L'un est un système de filtration qui produit de l'eau propre à partir d'eau salée ou d'eaux usées. Le projet en est à sa troisième année.

Yupo Lin, ingénieur électrochimiste à l'ANL, dirige l'équipe de recherche pour mettre à l'échelle une technologie de filtration appelée électrodéionisation de plaquettes de résine (RW-EDI). Le processus purifie les eaux usées en les poussant à travers une série de membranes échangeuses d'ions poreuses avec un champ électrique de chaque côté. Le résultat est une approche écoénergétique et économiquement viable de la récupération de l'eau, dit Lin.

"Nous n'avons pas beaucoup de ressources naturelles à Taïwan, " a déclaré Lin. Jusqu'à présent, le processus Argonne RW-EDI n'a été démontré qu'en tant que programme pilote. Mais l'équipe espère créer bientôt des systèmes pouvant être utilisés commercialement et améliorer l'efficacité de l'eau à grande échelle. Des plans sont en cours pour faire exactement cela.

« Nous menons ces recherches pour résoudre les problèmes auxquels le sud de Taiwan est confronté, ", a déclaré le boursier postdoctoral Ming-Huang Wang. "Nous voulons créer une technologie polyvalente."

Wang travaille avec le Centre de recherche sur le cycle du carbone à NTU, mais passe maintenant 10 mois dans la Division Systèmes Energétiques d'ANL, où il travaille avec Lin sur des technologies de réutilisation de l'eau qui pourraient être appliquées à Taïwan et ailleurs alors que les pénuries d'eau se propagent en raison du changement climatique.

RW-EDI ne purifie pas les eaux usées dans la mesure où elles sont potables. Cependant, l'eau saumâtre ou semi-pure qui en est extraite peut encore être utilisée à de nombreuses fins.

"Nous avons tendance à penser que la plupart de l'eau utilisée est celle que les gens boivent, mais ce n'est pas vrai, " a déclaré Aaron Packman, professeur de génie civil et environnemental à la Northwestern University. Il est en partenariat avec Lin, Argonne, et NTU sur le projet RW-EDI. "L'une des stratégies que nous envisageons est d'essayer de séparer l'eau potable de l'utilisation industrielle de l'eau, ", a-t-il déclaré. La technologie pourrait éliminer les composés problématiques pour l'industrie afin de produire de l'eau pouvant être utilisée pour le refroidissement et à d'autres fins.

"Vous n'avez pas à traiter l'eau selon les normes de consommation si elle doit être utilisée à des fins industrielles, " dit Packman, partie de l'Institut des sciences et de l'ingénierie du Nord-Ouest-Argonne. "Il existe des moyens d'être plus efficace."

Parce que les centrales électriques sont les plus gros consommateurs d'eau aux États-Unis, l'utilisation de sources plus efficaces pour l'eau de refroidissement aurait un impact significatif sur l'approvisionnement en eau. Il est difficile d'imaginer qu'un endroit comme Chicago, qui se trouve juste à côté du lac Michigan, pourrait jamais faire face à des pénuries d'eau, mais les estimations indiquent que le développement industriel et économique pourrait être limité dans la ville au cours des 20 prochaines années. "Si nous trouvons un moyen de réutiliser les eaux usées qui ouvre un énorme potentiel de développement, " dit Packman.

Le partenariat NTU-ANL-NU et le programme Dragon Gate ont créé des opportunités pour les scientifiques des deux institutions de contribuer aux technologies qui pourraient améliorer la gestion des ressources, pas seulement à Chicago et Taipei, mais partout dans le monde.

Un consortium de scientifiques mondiaux se réunira les 5 et 6 août lors d'une conférence organisée par NTU pour explorer les opportunités de nouvelles collaborations internationales. Le symposium est axé sur les technologies de l'eau propre, les liens vitaux entre l'alimentation urbaine, approvisionnement en énergie et en eau, et des infrastructures vertes. Lin et Packman aborderont ces sujets lors du symposium, avec Seth Snyder, professeur de génie mécanique à Northwestern, et des scientifiques de plusieurs institutions.

"Nous visons des solutions intégrées eau-énergie comprenant un mélange d'innovation technologique et d'intégration de systèmes techniques avec des systèmes naturels, " a déclaré Packman. La collaboration entre des scientifiques de premier plan dans ce domaine pourrait produire l'ingéniosité qui permettra aux villes de continuer à fonctionner alors que la rareté des ressources devient une menace plus imminente.