Médaille d'or au plus grand concours d'invention au monde : un garçon chinois de 14 ans a résolu avec des tuyaux matériels ce que les ingénieurs n'ont pas pu faire dans les zones arides

Et si les arbres que nous plantons dans les zones plus sèches pouvaient « s’arroser eux-mêmes », en utilisant uniquement le vent et l’humidité de l’air ? C’est en substance ce qu’a réalisé Jia Mingxuan, un étudiant de 14 ans originaire de Mongolie intérieure, dans le nord de la Chine. Son système d'irrigation par condensation, fabriqué avec des tuyaux en acier provenant d'une quincaillerie et des bouteilles en plastique réutilisées, a non seulement remporté le premier prix de la jeunesse au salon international des inventions iENA à Nuremberg, mais il est également devenu un nouvel outil permettant aux arbres nouvellement plantés de survivre à la sécheresse et au vent dans sa région.

Dans un contexte où la désertification progresse dans de nombreuses régions de la planète et où planter ne signifie pas toujours que l’arbre atteint l’âge adulte, la question est directe. Quelle est la particularité de cette invention apparemment simple et pourquoi elle attire l’attention des experts en restauration écologique.

Comment fonctionne le système qui « récupère » l’eau de l’air

L'appareil de Jia est un système d'irrigation passif. Au premier coup d’œil, on ne voit qu’un tube d’acier cloué dans le sol à côté d’un plant et un petit morceau au sommet, fait de plastique réutilisé. Ce qui est important se passe à l'intérieur.

Le tube profite de la différence de température entre la partie enterrée et la surface. Cette différence crée une légère circulation d’air à l’intérieur. L'air humide entre, se refroidit en traversant la zone souterraine la plus froide et la vapeur d'eau se condense sous forme de petites gouttelettes sur les parois internes. Ces gouttes glissent et finissent dans la zone racinaire de l'arbre. Le tout sans pompes, sans câbles, sans réservoirs externes et sans consommation électrique.

L’essentiel est que même dans les zones arides, il y a toujours une certaine humidité dans l’air, surtout la nuit. Le système n’est pas destiné à remplacer toute irrigation, mais à fournir un goutte-à-goutte constant qui fait la différence entre un plant qui sèche au bout de quelques mois et un autre qui parvient à traverser les premières années critiques.

De la cuisine familiale au salon international des inventions

L'idée n'est pas née dans un laboratoire. Selon Jia, l'étincelle est survenue une nuit dans la cuisine de sa maison, lorsqu'il a vu la vapeur se transformer en gouttes sur les carreaux froids. Cette image quotidienne se mélangeait à une leçon de physique et à quelque chose que le jeune homme avait déjà en tête depuis qu'il était enfant, la difficulté des arbres à prendre feu dans les sols sableux et venteux de sa région de Chifeng.

A partir de là, il commence à dessiner, découper des tubes, essayer différentes formes de bouchons et enfouir des prototypes à plusieurs mètres de profondeur. Pour mesurer l'humidité, il devait parcourir une trentaine de kilomètres depuis l'internat où il étudie, souvent avant l'aube pour arriver à l'heure en classe. Cette persévérance a attiré l'attention de sa communauté avant même la récompense internationale.

Lors de l'édition jeunesse de l'Exposition internationale des inventions de Nuremberg, iENA s'est retrouvée entourée de plus de cinq cents projets, certains aussi sophistiqués que des robots chirurgicaux ou des dispositifs d'interface cerveau-machine. Il s'est présenté avec des tuyaux en acier et des bouteilles recyclées. Il pensait qu'il n'avait rien à faire. Mais le jury a plutôt apprécié l'application ingénieuse de principes physiques de base à un problème environnemental très spécifique, la survie des arbres dans une région semi-aride.

Un élément de plus dans la lutte contre la désertification

L'invention de Jia fait partie de ce qu'on appelle la Grande Muraille Verte du nord de la Chine, le plus grand projet de reforestation en cours sur la planète. Dans la région où vit sa famille, dans les années soixante, le paysage était presque nu, avec des précipitations d'environ 380 millimètres par an et des dunes qui s'avançaient sur les terres agricoles. Aujourd'hui, environ la moitié du comté est couverte de forêt, même si l'écosystème reste fragile et les plants sont encore perdus en raison du manque d'eau au cours des premières années.

Des solutions de haute technologie y sont déjà utilisées, depuis les systèmes de surveillance basés sur le satellite Beidou jusqu'aux plantations guidées par des données pour améliorer les taux de survie. Le dispositif de condensation ne concurrence pas ces outils, il les complète. Il permet de fournir un approvisionnement minimum et constant en eau là où on en a le plus besoin, même dans les parcelles isolées où l'installation d'une irrigation goutte à goutte, de réservoirs ou d'énergie est trop coûteuse.

Jia collabore actuellement avec une équipe de recherche à Shanghai qui étudie des matériaux plus durables, tels que les bioplastiques ou les alliages légers, afin de rendre la production à grande échelle moins chère et de réduire l'empreinte environnementale de l'appareil. L’idée est qu’il peut être produit en masse et adapté à différents types de sols et d’espèces, depuis les plantations communautaires en Asie jusqu’aux projets de restauration dans d’autres régions arides du monde.

Quelles leçons peut-elle laisser aux régions arides d’Espagne ?

Ce qui se passe dans le nord de la Chine n’est pas aussi lointain qu’il y paraît. Des rapports européens indiquent que la désertification constitue déjà une menace croissante dans le sud du continent, avec un risque particulier dans le sud du Portugal, dans de vastes zones d'Espagne, dans le sud de l'Italie et dans certaines parties de la Grèce, de Malte et de Chypre. Selon des estimations récentes, plus des trois quarts du territoire espagnol courent un certain degré de risque de désertification, une réalité déjà visible dans le déclin des sols fertiles et dans la pression sur l'eau.

Dans ce scénario, les grandes infrastructures d’irrigation et les solutions de haute technologie sont importantes, mais elles ne parviennent pas toujours partout. Les projets de reboisement sur les pentes, les petites exploitations agricoles ou les zones très isolées nécessitent des outils bon marché, faciles à entretenir et pouvant être gérés par les communautés elles-mêmes. C'est là que les inventions comme celles de cet étudiant chinois trouvent leur place.

Ils ne font pas de magie et ils ne parviendront pas à eux seuls à arrêter la progression de la désertification. Cependant, ils montrent qu’avec de la créativité et des connaissances de base en physique, il est possible de concevoir des dispositifs qui tirent le meilleur parti de chaque goutte, réduisent le besoin de transporter de l’eau par camion et donnent une chance supplémentaire aux jeunes arbres qui soutiendront les forêts du futur. Et cela, dans un pays comme l’Espagne, qui connaît déjà des sécheresses de plus en plus fréquentes, n’est pas une mince affaire.

Le rapport original sur l'invention de Jia Mingxuan a été publié dans Brillante à l'iENA, l'invention d'un adolescent chinois lutte contre la désertification.

Photo : Xinhua/Quotidien de la Chine

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