Tour d’horizon des techniques de désalinisation

Par Irene Kitsara, Consultante, Service mondial d'informations, OMPI

Pouvoir accéder à l'eau potable est un besoin humain fondamental et une condition essentielle pour assurer le développement économique et social. Dans un contexte mondial de croissance de la population, d'urbanisation et de changement climatique, une des principales priorités politiques devient de savoir gérer avec efficacité les ressources en eau. Dans le monde entier, bon nombre de pays sont confrontés au défi de pouvoir se procurer davantage d'eau douce pour répondre aux besoins de la population, de l'agriculture, de l'industrie et de l'environnement.

La désalinisation, technique selon laquelle les sels et d'autres minéraux sont extraits de l'eau de mer et des eaux saumâtres, est appelée à jouer un rôle croissant pour répondre aux besoins à long terme de nombreuses populations, particulièrement, dans les régions côtières. Toutefois, compte tenu des coûts énergétiques élevés associés à l'exploitation des usines de dessalement existantes, ces technologies s'avèrent bien souvent inaccessibles à de nombreux pays en développement. Or, la mise en œuvre de technologies d'énergie renouvelables pour alimenter ces usines pourrait fournir une source d'eau douce plus abordable (et plus respectueuse de l'environnement).

Les rapports panoramiques sur les brevets offrent un grand intérêt car ils permettent de visualiser et de bien comprendre qui fait quoi dans le secteur de la désalinisation, notamment, en lien avec les systèmes alimentés par des énergies renouvelables. L'OMPI s'est récemment associée avec l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) et l'Institut mondial pour l'eau, l'environnement et la santé (GIWEH) pour dresser un inventaire de ces technologies. Utilisant le secteur des techniques de désalinisation à titre d'exemple, cet article se propose d'étudier le type de données et d'analyses susceptibles d'être fournies par les rapports panoramiques de brevets. Ensuite, il étudiera comment utiliser ces informations pour mieux comprendre et soutenir l'élaboration d'un plus grand nombre de politiques d'innovations efficaces et de stratégies de dépôt de brevets.

Les brevets : une mine d'or de technologies

Les brevets sont une source précieuse d'informations techniques. En 2010, environ 7,3 millions de brevets étaient en vigueur dans le monde. Ces derniers, associés au chiffre record de 1,98 million de demandes de brevet déposées cette même année, constituent une véritable bibliothèque technologique mondiale, en d'autres termes, une mine d'or de données techniques. Dans le cadre de la procédure de délivrance de brevets, les déposants doivent décrire le monde de fonctionnement de leurs inventions. Ces descriptions sont publiées et mises gratuitement à la disposition du public. Il s'agit là d'un des aspects les plus importants du système de brevets. Les documents de brevet contiennent également des informations juridiques et commerciales, comme le nom et l'adresse de l'inventeur, et la date de dépôt de la demande. Ces informations sont extrêmement précieuses car elles permettent de recenser des partenaires technologiques et déterminer le degré de liberté avec laquelle une entreprise peut fonctionner.

Point sur la situation des brevets

La mise à disposition croissante de données relatives aux brevets par le biais de bases de données pouvant être consultées en ligne se traduit par un intérêt accru pour les rapports panoramiques sur les brevets. En effet, ces rapports permettent d'analyser les tendances technologiques, de comprendre l'évolution des points chauds, de recenser les principaux fournisseurs et partenaires en vue d'élaborer d'autres technologies et d'améliorer les stratégies en matière de dépôt de brevets, de R-D et d'investissements. L'analyse des informations fournies par l'ensemble des documents relatifs aux brevets, tant des brevets délivrés que des demandes de brevet, parfois associée à des données autres, notamment les études de marché, permet de mieux comprendre la dynamique de l'innovation dans un secteur technologique donné. Ainsi, les rapports panoramiques sur les brevets filtrent et donnent une meilleure compréhension de leurs données brutes sous forme d'un aperçu des innovations technologiques dans un secteur spécifique.

Désalinisation : office du premier dépôt	Désalinisation : office du premier dépôt – 5 dernières années
Désalinisation : office du deuxième dépôt	Désalinisation : office du deuxième dépôt – 5 dernières années

Analyse des dépôts de brevets concernant la désalinisation, par secteur géographique : office de premier dépôt (généralement, lieu où l'invention a été créée)
et office de deuxième dépôt (zones géographiques les plus importantes dans lesquelles la protection par brevet est recherchée).

La cartographie des brevets implique la création d'un ensemble de données pertinentes, propre à un secteur, une application ou un problème technologique particulier. Ces données sont le fruit de la recherche de documents relatifs aux brevets, tant des demandes de brevet que des brevets délivrés, laquelle recherche est réalisée à l'aide de divers instruments.

Le Rapport panoramique sur les brevets consacré aux techniques de désalinisation et à l'utilisation d'énergies non polluantes pour la désalinisation (Publication OMPI N° 948/2E) donne un bon aperçu de la protection par brevet dans le domaine des techniques de désalinisation, axé notamment sur les systèmes alimentés par des énergies renouvelables. Ce rapport vise à apporter son appui aux décideurs politiques par le biais d'un recensement et d'une évaluation de solutions alternatives économiques pouvant remplacer les systèmes existants alimentés par combustible fossile. Il souligne en outre la faisabilité de solutions pouvant être mises en pratiques dans des régions riches en sources d'énergies renouvelables mais dans lesquelles il n'existe encore aucune infrastructure de dessalement. Il cherche à promouvoir les transferts de technologie à destination des pays en développement et à accélérer l'adoption d'énergies renouvelables.

Le rapport panoramique sur les brevets dans le domaine de la désalinisation recense les principales techniques, y compris celles qui en sont au stage de la recherche et développement, des installations pilotes ou en phase commerciale. Il identifie les opportunités d'innovation, notamment, la nécessité de réduire les coûts énergétiques, les émissions de CO2 et d'améliorer la gestion des rejets de saumure. L'innovation, par exemple, concernant les systèmes de dessalement mobiles et modulaires intégrant des énergies renouvelables peut permettre de réduire les coûts initiaux élevés de la mise en œuvre des usines de dessalement, ce qui offre la possibilité aux exploitants d'augmenter la capacité de leurs installations. La création de composants à faibles coûts, notamment de membranes ou de dispositifs de récupération d'énergie peut constituer un moyen de réduire les coûts de fonctionnement et d'améliorer l'efficacité des installations, ce qui augmente alors la faisabilité et l'attrait des investissements dans une infrastructure de dessalement. Bien souvent, lorsque de nouvelles technologies sont mises sur le marché, la principale entrave à leur introduction est liée davantage à la compétitivité de leurs prix qu'à leur faisabilité technique.

Dans le secteur du dessalement, le nombre des innovations a fortement augmenté au cours des 30 dernières années. Cette hausse peut s'expliquer par différents facteurs tels que l'intérêt accru porté à l'utilisation d'énergies renouvelables, à une meilleure compréhension de l'incidence des techniques de dessalement sur l'environnement, et l'extension du marché pour ces nouvelles technologies.

Ce rapport recense 921 familles de brevets liés au couplage des énergies renouvelables et du dessalement, ce qui représente environ 20% des données relatives au dessalement, en général. La majorité des brevets de ce type concerne la technologie thermique solaire couplée à l'énergie éolienne, pour laquelle on observe un taux de croissance supérieure à celui du couplage avec l'énergie marémotrice ou houlomotrice. Un quart des 4551 familles de brevets de techniques de dessalement recensées et 31% de ceux concernant le couplage du dessalement et des énergies renouvelables ont été déposés dans les cinq dernières années, ce qui illustre clairement la nécessité de trouver des solutions économiques de dessalement plus respectueuses de l'environnement.

Les principaux acteurs

Ce rapport souligne la présence d'un grand nombre d'entreprises japonaises dans le secteur du dessalement, au cours de ces 20 dernières années, en dépit d'un net déclin mondial observé dans l'activité des brevets dans ce secteur, ces cinq dernières années. Mitsubishi Heavy Industries (Japon) détient le plus grand nombre de familles de brevets, ce qui illustre bien le rôle majeur qu'il joue dans la construction de grandes usines de dessalement  comme l'usine à osmose inverse de Madina Yanbu (Arabie saoudite) (8 530 m³/jour) et la première usine à osmose inverse à trois étages de Rabigh  sur la mer rouge (Arabie saoudite) dont la capacité se monte à 192 000 m³/jour. Ce groupe détient également des brevets dans le secteur thermique solaire/chaleur résiduelle, dont la plupart date des années 70 et 80. La société General Electric (États Unis d'Amérique), l'université de Tianjin (Chine) et le groupe allemand Siemens AG sont des acteurs relativement récents dans ce domaine, et la majorité de leurs familles de brevets date des cinq dernières années. Deux inventeurs, des particuliers natifs de la République de Corée, Suh Hee Dong et Lee Sang Ha, sont également très actifs dans ce domaine technologique.

Analyse géographique

Une décomposition plus fine des offices dans lesquels une demande initiale de brevet est d'abord déposée avant de procéder à une demande plus large, permet de mieux comprendre ce processus. L'office dit de premier dépôt se trouve dans le pays dans lequel une invention est généralement créée et dans lequel l'inventeur cherche tout d'abord à protéger son invention. Les offices de deuxième dépôt désignent les offices des pays dans lesquels l'inventeur cherche à étendre sa protection.

Ce schéma offre une vue partielle de la complexité du réseau d'inventeurs de la société Mitsubishi, et illustre la collaboration intensive de ce groupe avec plusieurs partenaires, occupant chacun une position différente dans la chaîne de valeurs de la technologie de désalinisation.

Ce schéma illustre clairement la collaboration entre le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et la King Fahd University of Petroleum and Minerals (Arabie saoudite) par le biais d'un pôle de recherche. L'institut MIT regroupe également d'autres pôles de recherche sur la technologie de désalinisation, et deux de ces pôles travaillent en coopération par l'intermédiaire de John Lienhard, professeur de génie mécanique.

Les données collectées au cours des 20 dernières années montrent que les offices de premier dépôt se situent au Japon, puis dans les autres pays d'Europe, aux États Unis d'Amérique et en Chine. Toutefois, un tableau totalement différent peut être brossé depuis les cinq dernières années, au cours desquelles l'Office chinois des brevets est passé en tête de liste, et a pratiquement doublé sa part de brevets relatifs aux techniques de dessalement, suivi des Offices des États Unis d'Amérique, d'Europe, et du Japon. La Chine devient incontestablement un acteur industriel majeur comme l'illustre clairement la croissance extraordinaire de son nombre de brevets déposés en matière de désalinisation.

L'Afrique, le Moyen Orient et l'Asie présentent un intérêt notable dans ce domaine car ils couvrent un grand nombre de pays moins avancés et offrent un fort potentiel pour le déploiement des techniques de désalinisation. En outre, il existe, certes, un grand nombre d'usines de dessalement au Moyen Orient, mais elles sont, pour la plupart, alimentées par les systèmes à combustibles fossiles existants. L'activité concernant les brevets en Afrique et au Moyen Orient est marginale comparée à celle de l'Amérique du Nord, de l'Europe et de l'Asie. En Afrique, des brevets ont été déposés en Afrique du Sud, au Maroc et en Égypte au cours des cinq dernières années. Au Moyen Orient plus de 90% de tous les brevets relatifs à la désalinisation ont été déposés en Israël.

Analyse des tendances

Ce rapport met en évidence un déclin général de l'activité en matière de brevets au Japon. Le nombre de brevets concernant le couplage d'un système de dessalement à une énergie renouvelable varie en fonction de la technologie. En ce qui concerne le couplage de l'énergie photovoltaïque solaire aux installations de dessalement, par exemple, les offices de brevets d'Europe sont des offices de premier dépôt très prisés et représentent plus de 50% des demandes, bien que ce chiffre ait baissé et ne représente plus que 43% depuis ces cinq dernières années. Au contraire, en matière de dépôts de brevets dans ce domaine, les États Unis d'Amérique et la Chine ont vu leurs parts augmenter, tandis que celle du Japon a fortement diminué. Les mêmes tendances sont observées dans le domaine du couplage de l'énergie éolienne. En ce qui concerne le couplage du dessalement avec l'énergie marémotrice et houlomotrice, les offices de premier dépôt se situent essentiellement aux États Unis d'Amérique et en Europe, mais une légère baisse de la part du Japon et de l'Europe est également observée sur les cinq dernières années. En revanche, la Chine devient un des principaux offices de premier dépôt. Dans le domaine du couplage du dessalement avec l'énergie géothermique, c'est essentiellement aux États Unis d'Amérique, en Chine et en Europe que sont effectués les premiers dépôts, les États Unis d'Amérique se laissant largement distancer par la Chine sur les cinq dernières années. À l'exception d'Israël, aucune activité de brevet n'est enregistrée dans la région du Moyen Orient et de l'Afrique du Nord en dépit des problèmes cruciaux auxquelles cette région est confrontée en matière d'approvisionnement en eau pour assurer la sécurité alimentaire. Or, cette région possède de nombreuses sources d'énergies renouvelables qui pourraient se substituer aux systèmes à combustibles pour l'exploitation des installations de dessalement.

Les flux de connaissances : état des lieux

Si les brevets constituent, certes, un indicateur majeur des progrès et des innovations réalisés, le tableau qu'ils brossent est toutefois incomplet. En effet, une technologie brevetée peut nécessiter plusieurs années avant de se voir commercialiser. De nombreux produits sont protégés par de multiples brevets, ou impliquent la technologie créée par une tierce partie qui peut être (ou ne pas être) protégée par des brevets ou des droits de la propriété intellectuelle.

Les détenteurs de brevets diffèrent fortement en matière de capacité ou de volonté de commercialiser un produit breveté. Les rapports panoramiques de brevets peuvent être d'une grande aide pour mettre en œuvre le processus de commercialisation, car ils permettent d'analyser les données des brevets concernés de différentes manières. Ainsi, par exemple, l'utilisation d'un schéma illustrant les inventeurs ayant déposé des brevets est un excellent outil pour recenser les pôles de recherche et visualiser les flux de connaissances au sein des entreprises et entre ces dernières. Dans certains cas, seule une étude de marché complémentaire est capable d'identifier les acteurs actifs, en particulier, lorsque leur offre commerciale intègre des technologies brevetées par des tiers.

Ainsi, les rapports panoramiques sur les brevets filtrent et donnent une meilleure compréhension de leurs données brutes sous forme d'un aperçu des innovations technologiques dans un secteur spécifique. Ils aident ainsi les décideurs politiques et les entreprises à optimiser leurs stratégies en matière d'innovation.