Comment dessaler l'eau de mer ?

Le dessalement consiste à obtenir de l'eau potable à partir d'eau de mer ou d'eau saumâtre, dont la teneur en sel est comprise entre 0,5 et 30 grammes par litre.

Ce processus est réalisé dans des usines de dessalement. Bien que ce ne soit pas un concept nouveau, et que ces installations existent depuis longtemps, il est important de savoir que le dessalement produit de nombreux déchets minéraux et polluants, tout en consommant beaucoup d'énergie. C'est pourquoi des recherches continues visent à optimiser les processus de dessalement pour les rendre plus efficaces et durables. Pour en apprendre davantage, consultez cet article : Le cycle de l'eau pour ce2 en primaire - Schéma et étapes.

Dans la vidéo ci-jointe, vous découvrirez comment économiser l'eau !

Cinq méthodes permettent le dessalement de l'eau de mer. Les voici :

Osmose inverse

Il s'agit du système de dessalement le plus répandu et le plus avancé. Soixante pour cent du dessalement actuel se fait par osmose inverse.

L'osmose naturelle signifie que si nous avons deux masses de solution contenant le même solvant et séparées par une membrane semi-perméable, le solvant passera par pression osmotique de la partie ayant la concentration la plus faible à la partie ayant la concentration la plus élevée, jusqu'à ce que la concentration des deux soit égalisée.

Dans le processus d'osmose inverse, ce qu'on fait, c'est qu'on applique une pression pour obliger l'eau à passer par cette membrane semi-perméable, ce qui permet le passage du dissolvant mais pas le soluté, ce qui permet d'obtenir une eau exempte des sels minéraux dissous dans l'eau de mer.

Les inconvénients de ce système sont la quantité d'énergie qu'il requiert et le fait qu'il est nécessaire d'utiliser un volume d'eau salée jusqu'à trois fois supérieur au volume d'eau dessalée obtenue. Des recherches sont actuellement menées sur l'utilisation de feuilles de graphène pour remplacer les membranes actuelles, ce qui permettrait théoriquement d'obtenir de bien meilleures performances. De même, l'amélioration de l'efficacité énergétique est un domaine de recherche actif, avec des innovations telles que l'utilisation de l'énergie solaire pour réduire les coûts énergétiques.

Distillation de l'eau de mer

Ce processus consiste à appliquer de la chaleur à l'eau pour l'évaporer et la condenser à nouveau à travers différentes phases, ce qui permet d'obtenir de l'eau dessalée. En outre, dans ce système, il est possible d'utiliser la chaleur obtenue lors de la condensation pour chauffer de nouvelles quantités d'eau à distiller. Cette méthode est particulièrement efficace dans les régions où la chaleur solaire peut être exploitée pour alimenter le processus.

Congélation

Pour dessaler l'eau de mer, on peut le faire en congelant l'eau pour créer des cristaux de glace pure, qui peuvent ensuite être transformés en eau douce. C'est une méthode plus efficace que la distillation, mais elle est actuellement désavantagée par rapport à l'osmose inverse.

La méthode la plus efficace aujourd'hui consiste à utiliser un réfrigérant qui, lorsqu'il est dilaté, gèle l'eau de mer et permet de recueillir les cristaux de glace propres. Ce processus est en cours d'amélioration, avec des innovations telles que la réduction de l'empreinte énergétique en utilisant des réfrigérants plus écologiques.

L'évaporation flash

Ce procédé, également appelé évaporation flash ou MVF, consiste à introduire de l'eau sous forme de petites gouttelettes dans une chambre à basse pression, en dessous de la saturation. Ce changement provoque l'évaporation immédiate d'une partie des gouttelettes qui, lorsqu'elles sont condensées, donnent naissance à de l'eau dessalée.

L'eau excédentaire est acheminée vers une autre chambre, à une pression encore plus basse, pour que le processus recommence. Certaines usines peuvent avoir plus de 24 étapes de dessalement flash. À cet égard, il convient de noter que l'amélioration de l'efficacité de chaque étape est un sujet de recherche continue, notamment pour minimiser les pertes d'énergie.

Par électrodialyse

Des membranes perméables sont placées à quelques millimètres les unes des autres, avec des électrodes aux extrémités. Comme les membranes permettent le passage sélectif des ions sous l'effet d'un courant électrique continu, elles retiennent alternativement les ions NA+ ou Cl-, les composants du sel, et c'est ainsi qu'on obtient de l'eau douce par électrodialyse. Cette méthode est en développement, avec des recherches axées sur l'amélioration des membranes pour accroître leur durabilité et réduire les coûts.

Dans ce paragraphe, nous allons voir ensemble comment fonctionne une usine de dessalement par osmose inverse :

1. La première étape consiste en la collecte d'eau de mer à partir de tours sous-marines ou de puits côtiers. Ces infrastructures peuvent être optimisées en utilisant des matériaux résistants à la corrosion pour prolonger leur durée de vie.
2. Cette eau est par la suite acheminée vers la zone de prétraitement, où les solides en suspension, les bactéries et les micro-organismes sont séparés. Cela se fait souvent via des méthodes de filtration avancées qui garantissent une élimination efficace des impuretés.
3. L'eau de mer est ensuite filtrée à l'aide de filtres à sable et de coagulants, puis elle est soumise à une étape de microfiltration à l'aide de filtres à cartouches contenant du charbon actif ou d'autres produits similaires. Ces étapes sont cruciales pour préparer l'eau à l'osmose inverse en minimisant l'encrassement des membranes.
4. Elle passe ensuite au cœur de l'usine de dessalement, où se déroule le processus d'osmose inverse.
5. La pompe sous pression force l'eau à traverser 7 membranes semi-perméables, qui ne laissent s'échapper que de l'eau pure débarrassée de ses sels. L'efficacité de ces pompes est essentielle, et des améliorations sont en cours pour réduire leur consommation énergétique.
6. Un processus de post-traitement est nécessaire, au cours duquel l'eau est reminéralisée afin d'obtenir les composants et le pH nécessaires à la consommation humaine. Ce processus assure que l'eau produite est non seulement potable, mais également agréable au goût.
7. La saumure excédentaire est retirée des casiers d'osmose inverse et rejetée dans la mer, souvent après dilution pour minimiser les impacts environnementaux. Les méthodes de gestion de la saumure sont un sujet d'étude pour réduire leur impact écologique.

Image: http://eduterre.ens-lyon.fr/ressources/scenario1/planetebleue/techniques_desalinisation

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