La Californie utilise la blockchain et l'IoT pour gérer l'utilisation des eaux souterraines

La Californie a un problème d'eau.

L'État est une puissance agricole, produisant plus d'un tiers des légumes des États-Unis et génère plus de 50 milliards de dollars par an, mais sa production vaste et variée nécessite une quantité d’eau tout aussi colossale.

Pendant des décennies, les agriculteurs et les entreprises ont pompé les eaux souterraines des aquifères californiens, les couches perméables de roche qui retiennent l’eau sous terre, et les résultats ont été effrayants. Comme les aquifères s’écoulent plus rapidement que la pluie ne peut les reconstituer, le sol s’affaisse, un phénomène appelé « affaissement ». Dans les zones où les bâtiments et les routes reposent sur le sol, cela peut causer des dommages.

«La Californie est énorme pour l'agriculture américaine», a déclaré à Digital Trends Alex Johnson, directeur du Freshwater Fund du Freshwater Trust. « Mais cela dépend fortement des eaux souterraines, et certains bassins de la vallée centrale ont été tellement épuisés au fil des années. au cours des deux dernières décennies, ils sont 20 pieds plus bas en altitude parce que ces aquifères ont été drainés et que tout le sol est règlement."

À mesure que les aquifères coulent, ils ne présentent pas seulement un risque pour les infrastructures sur le terrain. La roche et le sol s’effondrent ensemble, supprimant l’espace où l’eau pouvait autrefois s’accumuler. Cela pourrait être catastrophique, car selon le Département des ressources en eau de Californie, en moyenne, les eaux souterraines représentent 38 pour cent de l’approvisionnement en eau de l’État; pendant les années sèches, ce chiffre peut dépasser 46 pour cent.

Si la Californie veut éviter un nouvel épuisement des aquifères et survivre à des sécheresses comme celle qui l’a frappé de 2011 à 2017, l’État devra gérer son utilisation des eaux souterraines. Dans la vallée centrale, un groupe d'organisations travaille sur un projet qui pourrait enrayer la vague en combinant deux technologies: l'internet des objets (IoT) et la Blockchain.

Un projet né au berceau de l'humanité

Le premier grand défi consistait à trouver comment surveiller les niveaux des eaux souterraines dans tout l’État. Heureusement, il s’agit d’un problème auquel les habitants d’autres régions du monde sont confrontés depuis des années et pour lesquels des solutions ont déjà été développées.

« Nous faisons cela principalement aujourd’hui en Afrique de l’Est », explique Evan Thomas, PDG de SweetSense, une entreprise qui utilise des capteurs connectés par satellite pour surveiller l’approvisionnement en eau des zones rurales. "Il y a en fait 30 pour cent de précipitations en moins sur l'Afrique de l'Est au cours des dernières années, chaque année depuis 30 ans", explique-t-il, "donc la sécheresse se produit pratiquement chaque année maintenant, au lieu de tous les dix ou 20 ans, et les conséquences de la sécheresse sont vraiment grave. 250 000 personnes sont mortes en 2011 à cause de la sécheresse en Éthiopie et au Kenya, et près de dix millions de personnes ont été touchées. »

Au Kenya, SweetSense s'est associé à IBM Research et, avec le soutien de l'Agence des États-Unis pour le développement international (USAID), ils ont construit un système pour utiliser des capteurs IoT pour « surveiller l’utilisation et la demande en eaux souterraines, les corréler à la disponibilité des eaux de surface des précipitations, puis aussi, la plupart plus important encore, utilisez ces données pour identifier quand une pompe à eau tombe en panne afin que nous puissions la réparer et nous assurer que les gens ont accès à l'eau. toute l'année."

L'utilisation de l'IoT est passionnante: voici une technologie que beaucoup de gens associent d'abord aux appareils de cuisine et Alexa haut-parleurs, utilisés pour sauver des vies de la sécheresse. L'IoT, l'Internet des objets, fait référence, au sens large, à la capacité des machines à communiquer entre elles.

Imaginez un appartement moderne et technologique: vous disposez peut-être d'un hub de maison intelligente qui, lorsque l'horloge sonne à 7 heures du matin, indique à votre smart haut-parleur pour déclencher une alarme, votre machine à café pour commencer à préparer une cafetière, votre télévision pour allumer et changer de chaîne pour le matin nouvelles. Si la température extérieure est inférieure à un certain seuil, votre thermostat intelligent augmente le chauffage. Même si vous avez initialement programmé ces instructions, les machines peuvent « communiquer » entre elles et exécuter des instructions sans qu’un humain ne les microgère.

Il est important de noter que les appareils peuvent communiquer entre eux sans se synchroniser avec l’Internet au sens large, ce qui est crucial pour le travail de SweetSense en Afrique.

"La raison pour laquelle il s'agit de l'IoT est que nous sommes complètement hors réseau", explique Thomas. "Il n'y a pas de service cellulaire, il n'y a pas d'électricité, il n'y a pas de branchement aux services publics, nous avons donc un système autonome, capteur à énergie solaire connecté à ces pompes qui peut surveiller l'approvisionnement en eau et le connecter par satellite réseaux. »

Les capteurs peuvent tenir dans la paume d’une personne et sont alimentés par un « panneau solaire de 2 watts qui a la taille d’un petit livre de poche ».

Une ressource partagée nécessite des informations partagées

Être capable de mesurer avec précision l’utilisation des eaux souterraines est une étape cruciale, mais il ne suffit pas de disposer d’instruments précis. Les eaux souterraines sont une ressource particulièrement complexe à gérer. Tout cela se trouve sous terre, hors de vue, et en raison de son importance cruciale pour diverses industries, tout le monde veut sa gorgée à la fontaine.

« Je pense qu’il existe une difficulté inhérente à la gestion de l’eau et des ressources naturelles: il est difficile de savoir qui fait quoi et de suivre cela au fil du temps », déclare Johnson. « Il n’y a pas beaucoup de confiance entre les utilisateurs, en particulier entre les utilisateurs et le gouvernement ou les agences de gestion locales et d’autres entités souhaitant la même ressource. »

L'utilisation des eaux souterraines est un excellent exemple de tragédie des biens communs, l'idée qui se présente avec une ressource partagée, les individus décideront de maximiser leur propre utilisation même si, si tout le monde le faisait, cela pourrait épuiser la ressource et condamner l'économie. groupe.

La gestion d’une ressource partagée comme l’eau, à laquelle les gens se sentent naturellement en droit, ne nécessite pas seulement que la survie du groupe dépende du rationnement de chacun de son utilisation. Cela nécessite de la confiance. Chaque individu veut savoir que tout le monde joue selon les mêmes règles.

« L'eau est une ressource partagée », déclare Nathan Wangusi, responsable technique de l'eau chez IBM Research Africa, « ce qui signifie que si nous extrayons du même aquifère, nous devons avoir des conditions sur la quantité que nous extrayons, à quel rythme nous extrayons… donc cette idée de consensus est très important."

Une approche basée sur le marché

Wangusi et son équipe travaillent au Kenya, dans une région qu’il décrit comme « peu peuplée » et « en grande partie pastorale… fortement dépendante des eaux souterraines. C’est aussi une région dans laquelle il est difficile de déployer de nombreuses technologies. solutions. Wangusi et son équipe ont décidé de se concentrer sur la manière de monétiser les droits sur l'eau.

"Vous pensez à n'importe quelle autre ressource naturelle, comme les minéraux, la terre, l'accès à la capacité de polluer", explique Wangusi, "vous obtenez ces droits grâce à un permis… si vous avez un crédit carbone, vous obtenez un permis pour mettre une certaine quantité de carbone dans le environnement."

De même, si vous possédez des terres, vous pouvez cultiver des cultures et avoir le droit de les vendre. Si vous possédez une mine, vous pouvez en extraire des minéraux et les vendre. Les eaux souterraines sont cependant plus délicates.

« Ce qui est différent avec les droits sur l’eau, plus encore que pour les autres droits sur les ressources naturelles, c’est qu’on ne peut pas convertir directement les droits sur l’eau… en un instrument commercial. »

Wangusi et son équipe ont retenu l'idée des crédits d'eau souterraine. Un crédit donne au propriétaire le droit d’extraire une quantité déterminée d’eau du sol, et si le propriétaire ne le souhaite pas, utilisent eux-mêmes ce droit, ils peuvent « les convertir en instruments commerciaux que vous pouvez échanger de manière ouverte ». marché."

Mais les marchés sont une question de confiance. Les personnes concernées doivent être sûres que le produit qu’elles achètent – ​​en l’occurrence le droit d’extraire les eaux souterraines – est valide, et elles doivent être sûres que personne d’autre ne joue avec le système. Pourquoi un agriculteur se limiterait-il à l’eau pour laquelle il peut se permettre d’acheter un permis s’il soupçonne que son voisin pompe de l’eau de manière imprudente? Tout le monde doit avoir accès à ces informations et savoir qu’elles sont dignes de confiance.

Un système auquel tout le monde peut faire confiance

"La technologie conçue pour soutenir le consensus et l'accès démocratisé à l'information", explique Wangusi, "est par définition la Blockchain, car vous avez cette idée d'un grand livre immuable, puis vous avez l'idée d'un contrat intelligent qui peut déplacer les transactions au sein de cette Blockchain réseau."

La blockchain est la technologie qui sous-tend les crypto-monnaies comme Bitcoin, mais il a beaucoup de potentiel pour d’autres applications. En termes simples, une Blockchain est un registre décentralisé, partagé entre tous ceux qui souhaitent y accéder.

Lorsqu'un certain nombre de parties effectuent une transaction ou une autre transaction (par exemple, en enregistrant un « contrat intelligent ») sur la Blockchain, les autres parties du réseau la vérifient et assurent sa place dans l'enregistrement. Les informations sont accessibles à tous les utilisateurs et personne ne peut les modifier après coup, car les données doivent correspondre aux copies dont disposent tous les autres.

Les capteurs de SweetSense peuvent suivre avec précision la quantité d’eau souterraine extraite de n’importe quelle pompe du système et transmettre ces informations à la Blockchain d'IBM via des satellites, de sorte que les données circulent même à distance. zones. Sur la Blockchain, les utilisateurs peuvent acheter et vendre leurs crédits d'eau, et même enregistrer des contrats intelligents pour acheter ou vendre automatiquement. vendre quand le prix est correct, et tout le monde peut voir quelles pompes sont fonctionnelles ou non, où l'eau est pompée, et ainsi de suite sur.

Du Kenya à la Californie

Le système, développé en Afrique, est une aubaine pour les communautés pastorales qui dépendent des eaux souterraines. Pour le Freshwater Trust, cela semble également avoir un grand potentiel pour la Californie. Même si les gens ne font pas immédiatement le lien entre le Kenya et la Californie, les deux régions dépendent de l’agriculture et des eaux souterraines.

Thomas avait travaillé avec le Freshwater Trust dans le passé et ils y ont vu une opportunité de collaborer.

« Parce que TFT essayait de comprendre comment aider les agriculteurs à réellement surveiller l'eau et comment aider les agriculteurs à se conformer aux normes de durabilité des eaux souterraines. Agir », dit Thomas, « et surtout, comment les aider de manière à atténuer les difficultés liées aux nouvelles réglementations et à créer des incitations de marché pour les entreprises. participant."

Les créateurs du projet étaient enthousiasmés par la perspective de ce qu'ils appellent la « technologie inversée ». transfert », d’un système conçu dans les pays en développement venant aider la Californie, le cœur du monde de la technologie.

"Je pense qu'il est facile, dans la culture américaine, de se sentir les meilleurs", déclare Johnson. « Parce qu’on nous l’a dit, ou on se l’est souvent dit. Il existe de nombreux endroits où l’innovation se produit, et je pense que la vitesse de la technologie s’est démocratisée, d’où proviennent certaines de ces avancées technologiques vraiment intéressantes.

Compte tenu du rôle central de la Californie dans l’industrie technologique, il y a là une certaine ironie, car ce grand exportateur d’innovations s’appuie sur une technologie venue d’un pays lointain.

« La Californie est plutôt technophile dans un sens très spécifique », dit Johnson, « et cela ne concerne généralement pas l’agriculture. Je pense donc qu’il existe probablement de nombreux domaines dans lesquels le monde en développement a des enseignements et des innovations qui peuvent enseigner cela au monde développé.

Ce qu'offre ce système IoT/Blockchain, c'est un moyen de réguler l'utilisation des eaux souterraines qui est transparent et incorruptible, ce qui est utile étant donné que les agriculteurs, que ce soit au Kenya ou en Californie, peuvent se méfier du gouvernement mandats.

« Si nous pouvons créer un système crédible, immuable et qui montre que globalement cette ressource, mois après mois, année après année, est exploitée. géré de manière durable, mais donne aux utilisateurs la confidentialité et la sécurité dont ils ont besoin pour utiliser réellement ce système », déclare Johnson, « maintenant nous sommes parler."

« La législation va renforcer la demande pour ces nouveaux types de systèmes », ajoute-t-il. des organisations comme le Freshwater Trust tentent de « comprendre les choses avant que tout le monde ne soit de retour ». contre le mur …"

La Terre devient desséchée

L’humanité n’a peut-être pas encore le dos appuyé contre le mur, mais nous pouvons le sentir se profiler.

« Nous n’avons pas d’eau disponible toute l’année, nulle part dans le monde, et cela devient une crise », déclare Thomas. « La sécheresse exacerbe ce problème, la demande exacerbe ce problème, et nous devons nous assurer que l’eau est disponible là où elle doit être et quand elle doit l’être. Et nous ne pourrons pas faire cela à l’ancienne », ajoute-t-il. « Nous n’allons pas simplement reconstruire de nouveaux barrages, ni voler toute l’eau des montagnes. Nous devons être capables de gérer l’eau là où elle se trouve.

La sécheresse ne nuit pas seulement à l’agriculture. Une déclaration récente du service forestier de l'USDA stipule que 18 millions d’arbres sont morts en Californie depuis 2017, portant le total des morts depuis 2010 à 149 millions. Ces enveloppes s'étendent sur des millions d'acres, une mer de petit bois attendant une étincelle. La sécheresse prolongée en Californie a coïncidé avec une augmentation des incendies de forêt, notamment le feu de camp de 2018, l'incendie de forêt le plus meurtrier dans l’histoire de la Californie.

Il faudra une politique publique robuste et des innovations technologiques pour éviter le désastre, et la Californie tire parti des deux.

«En tant qu'humains, nous avons actuellement accès à une technologie presque divine», déclare Johnson. « Ayons un sentiment d’urgence, essayons des choses et appliquons certaines de ces technologies là où elles sont le plus nécessaires. »

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