Dessalement de l'eau de mer

« RÉGIME SANS SEL Le dessalement (ou dessalage ou encore dessalinisation) consiste à retirer les sels des eaux de mer ou des eaux saumâtres afin de les rendre potables ou utilisables pour l'agriculture ou l'industrie.

Différentes techniques ont été mises au point depuis les années 1960, mais toutes ont en commun une très forte consommation énergétique qui les rend encore très chères.

C'est pourquoi on trouve aujourd'hui des usines de dessalement essentiellement dans les pays riches et dont la pénurie d'eau douce est vraiment critique -généralement les pays producteurs de pétrole du Moyen-Orient.

Historiquement, le dessalement est un phénomène connu depuis !'Antiquité puisque déjà Aristote observe la distillation naturelle et très vite les marins dessalent l'eau de mer en la faisant bouillir pour la distiller.

Cependant , les applications industrielles sont très récentes .

En effet, les premiers procédés thermiques datent des année s 1960 et la mise en route de la première usine de dessalement par osmose inver se date de 1978 (Djeddah, Arabie Saoudite).

Aujourd 'hui l'eau produite par dessalement sert essentiellement à la production d'eau potable (60 %), à la production d'eaux de process des centrales thermiques (25 %) et pour des utilisations en agriculture à haute valeur ajoutée.

Cela représente l % de l'eau potable utilisée dans le monde .

L'EAU, ABONDANTE ET RARE À LA FOIS Notre planète est riche en eau.

On estime à l 380 millions de km' cette ressource.

Mais en fait, 97 % de cette eau est salée et seulement 0,07 % est disponible et exploitable fleuves et rivières et de certaines eaux souterraines.

Par ailleurs , la répartition de l'eau douce est très inégale : 10 pays se partagent 60 % des réserves et 29 pays (en Afrique et au Moyen-Orient) font face à des pénurie s chroniques.

On estime ainsi qu'au moin s 2,5 milliards d 'humains vont souffrir du manque d'eau d'ici 2050.

Pour faire face à cette pénurie , Je dessalement de l'eau de mer est une alternative très tentante, d'autant qu'à présent les techniques sont opérationnelles , de moins en moins coûteuses et proposent une ressource qui semble illimitée.

Le dessalement concerne les eaux de mer et les eaux saumâtres, c'est-à­ dire, les eaux salées non potables dont la salinité est de l'ordre de l à 10 g.L·1 • Les sels principaux des eaux saumâtres sont des carbonates de calcium ou de magnésium (CaCO ,, MgC0 3) ainsi que du sulfate de calcium (CaS0 4 ) et du chlorure de sodium (NaCI).

Les eaux de mer quant à elles, ont une salinité moyenne de 35 g.L·1 • Mais elle est très variable, de seulement 7 g.L·1 pour la mer Baltique à 270 g.L·1 pour la mer Morte .

Les sels de l'eau de mer sont principalement le chlorure de sodium, le chlorure de magnésium (MgCI,), le sulfate de magnésium , de calcium ou de potassium (MgSO., CaS0 4 ou K2S04).

PLAN GÉNÉRAL D'UNE USINE DE DESSALEMENT Quelle que soit la technologie de dessalement utilisée, une usine comporte quatre grandes unités .

Tout d'abord une prise d'eau soit directement dans la mer soit depui s des nappes souterraines ou des lagunes.

La prise d'eau est munie d 'une pompe avant laquelle l'eau est grossièrement filtrée par une crépine , filtre métallique qui évite le passage de gros corps étrangers comme des bouts de bois ou d'autres déchets .

Ensuite , l'eau décante dans des bassins où les corps les plus lourds comme les sables ou les algues se déposent au fond.

Ces éléments sont évacués par un racleur ou un râteau .

Enfin , l'eau subit un prétraitement : il s'agit d'une filtration plus fine et de l'ajout anti-bactérienne.

L'.eau est alors prête pour subir le procédé de dessalement lui-même .

Après avoir été dessalée, l'eau est mise en forme selon l'utilisation à laquelle elle est destinée.

Par exemple, si on fabrique de l'eau potable, il faut souvent la reminéraliser car elle contient alors moins de 0,5 g.L-1 de sels dissous .

L'.énergie nécessaire au dessalement de l'eau est très importante , on l'évalue actuellement entre 5 et 15 kW/h pour un mètre cube d'eau .

Pour comparer les différentes méthodes on caractérise souvent les systèmes de dessalement par leur rendement et le taux de sel résiduel.

LES TECHNOLOGIES DE DESSALEMENT On distingue deux catégories de technologies pour dessaler les eaux : les technologies thermiques s'appuyant sur un changement de phase de l'eau (congélation et distillation) et les technologies utilisant des membranes (osmose inverse ou électrodialyse).

Les deux plus courantes sur le marché sont la distillation et l'osmose inverse.

L'.énergie est souvent la pierre d'achoppement pour rentabiliser ou rendre plus propres ces usines.

Des prototypes utilisant l'énergie solaire ou éolienn e (y compris en pleine mer ) ont été construits, mais pour le moment ces alternatives ne fonctionnent que pour de très petites unités individuelles.

L'.énergie nucléaire est actuellement à l'étude car malgré ses nombreux inconvénients en matières de déchets et de risques , on considère souvent que c'est une énergie plus propre que les hydrocarbure s.

LES PROCÉDÉS THERMIQUES La distillation Le principe de la distillation reproduit le cycle naturel de l'eau de manière accélérée.

On chauffe l'eau de mer pour en vaporiser une partie.

La vapeur produite ne contient pas de sel et en la condensant on récupère de l'eau douce liquide .

Dans la nature , l'eau de mer s'évapore au-dessus des océans sous l'effet du Soleil et se condense en nuages qui précipitent sur la terre.

Ce principe utilisé et connu depuis !'Antiquité possède un inconvénient majeur : il est très énergivore.

En effet, il faut beaucoup d'énergie pour chauffer l'eau jusqu'à sa température d'éva poration et pour lui faire changer d'état.

Pour réduire cette consommation, des procédés industriels récupérant une partie de l'énergie libérée lors de la condensation ont été mis au point.

Il s'agit du procédé de distillation à détentes étagées (Mufti-Stage Flash distillation MSF) aussi abrégé en procédé Flash qui consomme environ 10 kWh /m ' et du procédé de distillation à multiples effets (Multi­ effed distillation MEO) qui consomme 15 kWh /m '.

Le fondionnement d'un système Flash Le principe de ce procédé est de faire chauffer l'eau de mer en la inférieure.

Automatiquement, par un phénomène de détente, il y a vaporisation .

L'.eau qui s'évapore va se condenser sur des tubes condenseurs.

Quand l'eau de mer s'est refroidie et a atteint un équilibre avec la pression régnant dans cette enceinte, on la passe dans une autre enceinte où la pression est encore inférieure.

De nouveau, il y a vaporisation par détente.

Ce système d'enceintes successives est généra lement réalisé dans une série d'étages pouvant aller jusqu'à 40 dans les unités industrielles.

L e chauffage de l'eau de mer est assuré tout d'abord par la circulation de l'eau dans les tubes condenseurs des différents étages, depuis le dernier où la température est la plus faible, elle arrive ensuite dans une enceinte où il y a de la vapeur d'eau à une température supérieure à 120 •c produite par une chaudière ou par une centrale de production d'électricité adjointe à l'unité de dessalement.

Lors du phénomène de détente brutale , des gouttelettes d'eau encore salées peuvent être entraînées avec la vapeur.

Pour qu'elles ne viennent pas polluer l'eau pure récoltée on les sépare grâce à des dévésiculeurs (sorte de grille sur laquelle elles sont retenues avant de retomber au fond de l'enceinte).

Le procédé flash possède l'avantage de réduire les risques d'entartrage des tubes de chauffe puisque l'évaporation ne se produit pas à leur contact mais il présente un inconvénient car il doit fonctionner en continu et la production doit être stable.

Aussi il est réservé aux très maintenant sous pression.

Une fois grosses unités, généralement les 120 °C atteint , l'eau est introduite couplées à une centrale électrique dans une enceinte où la pression est pour limit er les coûts de chauffe.

Procédé de distillation à multiples effets Saumure rejetée pressions décroissantes, températures d'ébullition décroissantes -Eau de mer - Vapeur d'eau - Saumure Eau pure 50 millions Nombre de mètres cubes d'eau douce produits choque iourdons le monde par les usines de dessolement .

800000m 3 par jour Quantité d'eau douce que produira la plus grande usine de de dessalement au monde , à Jubail, en Arabie Saoudite, en 2009 .

53% Part de marché prise par la technolo9ie de l'osmose inverse .

13000 nombre d'usines de dessalement installées en 2007.

1% Part de l'eau potable mondiale produite par dessalement.

Lamer Morte 270 grammes par litre. »