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Comment ça marche vous emmène au cœur d’une usine de désalinisation. Découvrez comment se passe le processus qui permet de passer l’eau salée en eau douce.

 

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Les sécheresses, les pluies imprévisibles, le changement climatique aggravent la crise de l’eau partout dans le monde. Face à cela, le dessalement de l’eau de mer, technique certes peu écologique, se développe de plus en plus, notamment dans les pays du Golfe.

 

Le monde a soif, mais l’eau est rare. En cause, les sécheresses, les pluies imprévisibles mais aussi le changement climatique… Alors pour résoudre la crise, pourquoi pas le dessalement ?

 

C’est une technique certes très gourmande en énergie, dont l’impact écologique est loin d’être neutre, mais qui permet de transformer une réserve inépuisable, l’eau de mer, en eau potable.

 

De plus en plus de pays s’engagent dans cette voie : près de 19 000 usines sont implantées dans le monde surtout dans les pays du Golfe. L’Arabie saoudite, par exemple, dessale jusqu’à 12 millions de mètres cube d’eau par jour.

 

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Pour illustration

 

 

Produire de l’eau douce à partir d’eau de mer avec quatre fois moins d’énergie que dans une installation classique, c’est déjà remarquable. Cela l’est encore plus quand ces énergies sont renouvelables ou issues de la valorisation de la chaleur résiduelle des industries. L’idée ? Saler l’eau de mer !

 

 

Mare d’évaporation : en milieu aride, le soleil concentre les sels à peu de frais. © Saltworks Technology

 

 

Dessaler l’eau de mer, c’est bien, dessaler aussi la facture énergétique, c’est mieux. Si l’eau douce est essentielle pour les activités humaines, elle est aussi une denrée rare en bien des endroits. Parfois, cette eau est abondante, mais elle est salée. La désalinisation peut alors produire de l’eau douce.

 

Actuellement, les usines de dessalement (ou désalinisation) sont basées essentiellement sur deux principes :

 

– La distillation de l’eau de mer à travers un cycle d’évaporation et de condensation.

 

– La filtration par osmose inverse.

 

 

Ces deux méthodes ont l’inconvénient d’avoir un coût énergétique élevé.

 

Le procédé mis en place par Ben Sparrow, de l’entreprise Saltworks technology, suit une troisième voie, celle des échanges ioniques. Il exploite en effet le principe de la diffusion : les ions se déplacent des milieux les plus concentrés vers les moins concentrés et les cations (ions positifs) et les anions (ions négatifs) tendent à se neutraliser.

 

 

Saler à peu de frais pour dessaler gratuitement

C’est ainsi que, curieusement, la technique commence par concentrer les sels, un moyen un peu paradoxal pour produire de l’eau douce. L’étape de concentration est la plus consommatrice d’énergie, mais en exploitant l’énergie solaire ou la chaleur résiduelle des industries (pour lesquelles cette chaleur est un sous-produit), Saltworks technology parvient à diviser par quatre cette consommation.

 

Le prototype de dessalement exploite l’énergie solaire. L’eau de mer est aspergée dans une mare exposée aux rayons du soleil et à l’air sec, ce qui favorise l’évaporation et donc la concentration des sels. Dans le cas de l’usine pilote en développement, l’évaporation valorise l’énergie thermique générée par les activités industrielles. La concentration des sels de l’eau de mer passe ainsi de 3,5% à 18% et plus.

 

L’eau salée, concentrée par cette énergie bon marché, est ensuite pompée dans l’unité de dessalement proprement dite, où elle circule dans un tuyau, en relation avec trois autres flux d’eau de mer dont les concentrations en sels sont normales (3,5%). Les relations entre ces quatre flux sont gouvernées par des liaisons en polystyrène traité spécialement pour ne laisser passer que les ions chargés positivement ou ceux chargés négativement.

 

 

Situation initiale des flux d’eau salée dans l’unité de dessalement. Les 4 flux sont séparés par des liaisons en polystyrène qui ne laissent passer les ions qu’en fonction de leur charge : ou positive, ou négative. Ces ions se déplacent du flux le plus concentré vers ceux qui le sont moins (flèches rouges). © G. Macqueron / Futura-Sciences

 

 

Cations d’un côté, anions de l’autre et les ions seront bien gardés

Les sels en solutions sont en effet sous forme d’ions, par exemple Na+ et Cl-. Le gradient de concentration créé entre le flux à 18% et ceux à 3,5% provoque un déplacement des ions vers ces derniers. Comme ce déplacement est sélectif, du fait du rôle de filtre des liaisons en polystyrène, un des flux ne reçoit que les cations tandis que l’autre récupère les anions. Un déséquilibre de charge et de concentration (gradient électrochimique) se crée donc entre ces flux et le quatrième qui est en relation avec eux.

 

 

Situation des flux d’eau salée dans l’unité de dessalement au cours du processus. Les ions du flux d’eau salée du troisième tuyau migrent à travers les liaisons de polystyrène, suivant les gradients électrochimiques créés. © G. Macqueron / Futura-Sciences

 

 

Au sein du quatrième flux, les cations migrent vers le flux chargé négativement alors que les anions migrent vers celui chargé positivement. Peu à peu, ce flux se débarrasse de ses ions, donc de ses sels, jusqu’à n’être que de l’eau douce

 

Cette eau n’a plus qu’à subir un traitement au chlore ou aux ultraviolets pour être utilisée, si, bien sûr, l’eau de mer puisée n’est pas polluée ou contaminée par des toxines.

 

Le procédé ingénieux de Ben Sparrow, qui termine d’étendre les capacités de l’usine à 1.000 litres par jour, est peu coûteux à la fois dans sa conception et dans sa mise en œuvre. Les faibles pressions de pompage permettent d’utiliser des tuyaux de plastique, peu coûteux et inoxydables, le polystyrène traité est bon marché et l’énergie utilisée est soit gratuite (énergie solaire) soit peu coûteuse quand elle est un sous-produit de l’industrie.

 

La beauté de la chose, c’est que ce procédé fonctionne d’autant mieux qu’il est installé là où l’eau douce fait le plus cruellement défaut : plus le milieu est aride et plus la concentration des sels par l’énergie solaire est efficace. Il faut cependant que ce soit en zones littorales ou qu’il y ait des aquifères salés.

 

Le souci, commun aux autres procédés de désalinisation, est la production de saumure et de sels dont le rejet dans l’environnement, mer ou sous-sol, impacte fortement les écosystèmes.

 

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Pour illustration

 

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Source :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Dessalement

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

https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/developpement-durable-dessaler-economiquement-eau-mer-salez-21931/

 

Article :

Grégoire Macqueron, Futura Sciences

 

Vidéo :

[1] Le processus de désalinisation – Comment ça marche / Discovery Science France / YouTube

[2] Dessalement : la mer à boire – FRANCE 24 / YouTube