Les réseaux hydrauliques du monde entier sont soumis à de fortes pressions. Chaque année, on compte de plus en plus de canalisations vieillissantes dans un contexte de croissance démographique et urbaine. Aux États-Unis, les fuites et les ruptures de canalisations entraînent la perte de plusieurs trillions de litres d’eau potable. Le coût faramineux de réparation des réseaux hydrauliques américains pourrait s’élever à 625 milliards de dollars au cours des 20 prochaines années.
Le changement climatique ne fera qu’aggraver le problème, car l’accès à l’eau propre représente déjà un enjeu mondial majeur. Cette année, les robinets se sont asséchés à Johannesburg, tandis que Mexico enregistre jusqu’à 40 % de pertes en raison de la détérioration des conduites principales et des raccordements.
Mais tout espoir n’est pas perdu : les entreprises de conception et de fabrication du monde entier donnent désormais la priorité à la durabilité pour répondre aux enjeux environnementaux les plus urgents. Selon le rapport 2024 State of Design & Make (anglais) d’Autodesk, 97 % des entreprises, tous secteurs confondus, prennent des mesures pour améliorer la durabilité. Elles se tournent vers la technologie pour atteindre leurs objectifs environnementaux et créent des opportunités pour développer des solutions innovantes et générer de nouvelles activités.
L’une de ces entreprises, la start-up française ACWA Robotics, relève les défis critiques du secteur de l’eau en développant des solutions robotiques conçues pour collecter des données dans les systèmes de canalisations et optimiser la gestion de l’eau.
Une vision pour de meilleurs réseaux de distribution d’eau
Préparation du robot aquatique autonome d’ACWA avant son chargement dans un environnement de test simulant les conditions intérieures d’une canalisation d’eau. Image publiée avec l’aimable autorisation d’ACWA Robotics.
« ACWA est l’abréviation d’Autonomous Clean Water Appliance », explique Jean-François Guiderdoni, directeur général d’ACWA Robotics. « À l’échelle mondiale, 40 millions de kilomètres de canalisations acheminent de l’eau propre vers des bâtiments, des habitations et des entreprises. En moyenne, les pertes représentent 20 à 40 % de l’eau acheminée dans ces infrastructures, qui sont au cœur de la distribution d’eau. L’état des canalisations est à l’origine de ce gaspillage énorme. »
Pour améliorer la situation et réduire les pertes, les services des eaux doivent renouveler, réparer et remplacer davantage de conduites. Comme l’explique Jean-François Guiderdoni, « l’installation de ces infrastructures sous terre remonte à de nombreuses années, et il est difficile de savoir quelle partie doit être remplacée et à quel moment. »
Les exploitants des réseaux de distribution d’eau ont besoin d’informations. C’est pourquoi ACWA Robotics a mis au point un robot modulaire articulé capable de parcourir des kilomètres de canalisations de façon autonome, sans perturber l’approvisionnement en eau. L’engin s’adapte à la forme des canalisations tout en collectant des données à l’aide de ses capteurs pour localiser les zones fragiles, les emplacements des fuites et, plus généralement, les problèmes potentiels, afin d’aider les services des eaux à prendre des mesures efficaces.
Les robots intelligents vont là où les ingénieurs ne peuvent pas aller
Le robot parcourt une canalisation d’eau afin de capturer des données sur l’état de la canalisation et détecter les problèmes potentiels. Image publiée avec l’aimable autorisation d’ACWA Robotics.
L’entreprise a conçu ces robots intelligents dans le but de collecter des données exhaustives sur l’état du réseau de canalisations. « Nous ciblons les plus grandes canalisations, appelées feeders ou conduites principales », explique Jean-François Guiderdoni. « Ces canalisations ont un rôle stratégique : en cas de rupture, c’est toute une ville ou tout un quartier qui peuvent être affectés. Les pertes financières peuvent être considérables et l’impact sur les activités énorme. »
À l’aide d’images haute définition et d’un ensemble complet de technologies de test non destructives, les robots capturent des mesures telles que le diamètre des canalisations, leur épaisseur résiduelle à différents endroits et l’accumulation de corrosion. Les robots d’ACWA font bien plus qu’évaluer l’état des installations. Ils peuvent également collecter d’autres données (lecture de la température, pH, débit, turbidité) à des emplacements inaccessibles pour les capteurs fixes, contribuant ainsi à améliorer la qualité de l’eau et les performances.
L’itinéraire du robot le long de la canalisation est programmé avant le début du processus. Les points sont géoréférencés par rapport à la longitude, à la latitude et à l’altitude au-dessus du niveau de la mer. L’entreprise affirme qu’elle est en mesure de calibrer un emplacement avec une marge d’erreur de 40 cm. Une fois que le robot a terminé sa mission, il revient au point d’entrée ou se dirige vers une sortie prédéfinie.
Un robot qui prend vie
Ce rendu du robot articulé illustre la façon dont l’engin se plie pour se glisser dans une canalisation d’eau. Image publiée avec l’aimable autorisation d’ACWA Robotics.
Dès le début, l’objectif d’ACWA a été de concevoir une unité suffisamment compacte et flexible pour parcourir les canalisations des réseaux de distribution d’eau. Sa taille devait également permettre un écoulement ininterrompu de l’eau et le transport des systèmes intégrés nécessaires à la collecte de données.
L’entreprise a choisi Autodesk Fusion pour concevoir et assembler ce robot doté d’une structure principale en aluminium et composé 250 pièces. Seuls certains éléments (moteurs, roulements à billes, joints d’arbre, écrous, boulons et batteries) ont été préfabriqués. Toutes les autres pièces ont été spécialement conçues pour le robot.
Le groupe de conception du robot était constitué de deux équipes, l’une chargée de la conception mécanique et l’autre de l’électronique. Fusion a permis aux deux équipes de collaborer de manière transparente et de créer des plans 2D et 3D, des rendus d’images 3D, ainsi que des cartes de circuits imprimés, des cartes électroniques et des pièces mécaniques personnalisées. Grâce à Fusion Simulation Extension, les équipes ont pu réaliser des analyses précises de simulations de contraintes et de températures, et collecter les données correspondantes.
Gagner en indépendance grâce à l’IA
Pour tester son robot autonome, ACWA Robotics a simulé des conditions difficiles en poussant la pression de l’eau jusqu’à 250 psi et le débit jusqu’à 1,5 m/s. Image publiée avec l’aimable autorisation d’ACWA Robotics.
Les données recueillies dans les canalisations par les robots ne servent pas seulement à rechercher les fuites : elles permettent d’évaluer la structure des canalisations. « Notre robot peut détecter l’accumulation de corrosion, les joints défectueux ou les fissures dans les canalisations en béton », explique Jean-François Guiderdoni, qui précise que ces informations permettent « d’intervenir avant qu’une fuite ne se produise ».
L’évaluation structurelle permet d’obtenir « un ensemble d’indicateurs qui aideront les services des eaux à identifier les parties à réparer, celles qui ne nécessitent aucune intervention ou les canalisations à changer dans un futur plus ou moins proche », ajoute-t-il. « L’objectif final est de fournir une vue précise de l’état des canalisations afin que les compagnies des eaux puissent cibler leurs dépenses. »
Au cours des prochaines phases de développement, ACWA dotera ses robots de fonctionnalités d’intelligence artificielle (IA) pour optimiser la collecte des données. « L’IA permettra à nos robots de s’adapter de façon dynamique lors de leurs missions », précise Jean-François Guiderdoni. « Par exemple, un robot pourra prendre des photos à l’intérieur d’une canalisation d’eau. Il sera capable de détecter une fissure. Si cette fissure présente une forme et une longueur spécifiques, le robot s’arrêtera pour l’examiner de plus près. L’IA peut faciliter la maintenance proactive des canalisations de nombreuses façons tout en recueillant des données plus précises. »
Attirer de nouveaux talents en mettant l’accès sur la durabilité
Des employés mettent en place un prototype de robot avec Aqua Publica, la compagnie des eaux de Bastia, en Corse. Image publiée avec l’aimable autorisation d’ACWA Robotics.
Pour continuer à faire évoluer sa technologie, ACWA Robotics recherche en permanence à recruter des talents qualifiés, comme de nombreuses entreprises des secteurs de la conception et de la fabrication (anglais). « Il est difficile de trouver et de retenir les talents, en particulier les ingénieurs », souligne Jean-François Guiderdoni. « Il est essentiel pour nous de trouver des personnes qualifiées. »
ACWA s’est fixé comme principal objectif de résoudre les problèmes critiques de durabilité, ce qui lui donne un avantage dans sa recherche de nouvelles recrues. Selon le rapport State of Design & Make, 72 % des dirigeants d’entreprise (anglais) considèrent la durabilité comme l’un des principaux facteurs de rétention de talents.
Jean-François Guiderdoni affirme que les jeunes collaborateurs sont motivés non seulement par la rémunération et l’intérêt du travail, mais aussi par le sentiment d’avoir un impact positif sur le monde. « La nouvelle génération veut travailler sur la durabilité et peser dans la balance », explique-t-il. « Les personnes qui nous rejoignent peuvent être confrontées à des défis technologiques dans le cadre de leur travail et voir l’impact de leurs actions. Elles savent qu’elles sont bien plus qu’un simple engrenage dans la machine. »
L’urgence d’agir
Aujourd’hui, les responsables des réseaux de distribution d’eau sont confrontés à une pression croissante pour relever les défis du gaspillage, du manque de sensibilisation et même de l’inaction qui retarde les décisions d’investissement en infrastructures.
« Dans le secteur de l’eau, les changements sont lents », précise Jean-François Guiderdoni. « Nous introduisons de nouvelles technologies dans un secteur assez conservateur, mais une tendance en faveur de l’innovation et du changement est en train de se dessiner. Dans le passé, un service des eaux aurait été fataliste et sa réponse, en cas de fuite, aurait été d’augmenter les prix. Mais force est de constater que les prix ont atteint un seuil difficile à dépasser et qu’il faut désormais se concentrer sur les performances. »
« La pression pour améliorer la durabilité est de plus en plus forte à plusieurs niveaux : au niveau des médias, des entreprises, des nouvelles réglementations, mais aussi des aides octroyées par la Commission européenne ou les gouvernements. Les pouvoirs publics et les entreprises prennent conscience de l’intérêt majeur de la durabilité sur le plan économique, car elle permet de créer de la valeur et un cercle vertueux. »
– Jean-François Guiderdoni, directeur général, ACWA Robotics
La pression pour adopter des méthodes plus respectueuses de l’environnement s’accroît également. Selon le rapport State of Design & Make, quatre entreprises sur cinq souhaitent adopter des mesures de durabilité (anglais) pour répondre aux exigences des parties prenantes à tous les niveaux. « La pression pour améliorer la durabilité est de plus en plus forte à plusieurs niveaux : au niveau des médias, des entreprises, des nouvelles réglementations, mais aussi des aides octroyées par la Commission européenne ou les gouvernements », souligne Jean-François Guiderdoni. « Les pouvoirs publics et les entreprises prennent conscience de l’intérêt majeur de la durabilité sur le plan économique, car elle permet de créer de la valeur et un cercle vertueux. »
Face à une demande accrue intensifiée par le changement climatique, les services des eaux doivent valoriser davantage les ressources existantes, un principe fondamental de durabilité. Parmi les bouleversements récents qui ont affecté le secteur, Jean-François Guiderdoni souligne l’adoption croissante de nouvelles technologies qui permettent de détecter les fuites dans les canalisations d’eau de manière intelligente et précise. « La gestion des équipements jouera un rôle clé dans l’évolution du secteur. Autrement dit, il faudra anticiper les ruptures de canalisations », affirme-t-il. « Il y a une véritable prise de conscience concernant l’urgence de bien gérer l’eau ainsi que ses infrastructures de distribution. C’est une fierté de contribuer à cette évolution et de montrer notre capacité à accompagner les compagnies des eaux pour changer le paysage des années à venir. »
À propos de Mark de Wolf
Mark de Wolf est un journaliste et rédacteur indépendant primé. Il est spécialisé dans la rédaction d’articles sur les nouvelles technologies. Né à Toronto, il a vécu à Londres et travaille actuellement à Zürich. Pour en savoir plus, visitez le site markdewolf.com.