Dessaler l’eau, une solution face au changement climatique

 

Rendre l’eau de mer potable pourrait se révéler être la solution d’avenir pour des milliards d’habitants en raison du réchauffement climatique et la raréfaction de l’eau potable qui ne se limite plus aux zones arides, mais aussi de la ressource énorme que constitue l’eau salée sur la planète.

Une des plus grandes usines de désalinisation au monde se trouve en Californie et transforme chaque jour, par filtration, plus de 380.000 m3 d’eau de mer pour produire environ 190.000 m3 d’eau potable, ce qui représente environ 10% de l’eau potable consommé par 3,1 millions d’habitants.

Si le coût de l’eau ainsi produite est deux fois plus élevé que par un approvisionnement traditionnel, cette centrale est indispensable pour assurer, les années de sécheresse, un approvisionnement local continu, sans avoir à importer de l’eau. Il est ainsi prévu de développer 10 centrales de ce type en Californie, en complément des 10 centrales déjà existantes.

La désalinisation pour obtenir de l’eau potable se développe de plus en plus en raison de l’augmentation de la population dans des zones où l’eau douce se raréfie, comme en Californie, certaines régions de Chine ou d’inde par exemple, et le nombre de zones concernées augmente régulièrement car ce phénomène est accentué par le dérèglement climatique et les périodes de sécheresse, comme pour la Californie qui peut de moins en moins compter sur les débits du fleuve Colorado.

Parallèlement, les coûts liés à l’exploitation de l’eau potable de manière traditionnels ayant tendance à augmenter et ceux de la désalinisation à diminuer en raison des évolutions technologiques notamment, la désalinisation devient de plus en plus attractive.

https://www.courrierinternational.com/article/secheresse-dessaler-leau-de-mer-une-fausse-bonne-idee

Au total, à l’échelle de la planète, les usines de désalinisation représentent une production de 95 millions de m3 par jour selon l’ONU. Le frein principal à ce procédé vient du principe de l’osmose inverse, utilisé pour obtenir de l’eau douce, qui permet de séparer le sel de mer de l’eau lorsqu’une très forte pression est appliquée à l’eau pour la faire passer à travers une membrane percée de minuscules trous.

Cette osmose inverse nécessite une pression constante pour dissocier le sel de l’eau et utilise donc beaucoup d’énergie dont le coût est intégré dans le prix de revient de l’eau. Les énergies fossiles constituant la principale source d’énergie pour mettre en oeuvre ce procédé, la désalinisation génère une quantité importante de gaz carbonique. L’énergie solaire reste peu utilisée car elle nécessite de grandes capacités de stockage dans des batteries pour assurer la continuité du procédé par tout type de temps.

En 2014, un nouveau procédé plus écologique a été découvert par le français Marc Vergnet et permet à la fois de dessaler l’eau sans dégager de gaz carbonique et de produire des saumures deux fois moins concentrées en sel qu’avec le procédé traditionnel. Le principe de cette découverte est pouvoir adapter la pression exercée sur l’eau.

En utilisant l’énergie photovoltaïque, il n’est plus nécessaire d’exercer une pression constante mais de faire varier cette pression en fonction de l’ensoleillement grâce à des capteurs. Les membranes vont ainsi décider des périodes où elles ont besoin de pression et de la puissance nécessaire. Le coût de production de l’eau douce est de 1,5€/m3, soit deux fois moins que le prix pratiqué en utilisant une énergie fossile.

Cette invention est prioritairement dédiée aux petites villes des pays les moins développés ou aux îles soufrant d’un manque d’eau chronique.

https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/mers-et-oceans/existe-t-il-un-moyen-ecologique-pour-dessaler-l-eau-de-mer_151712

L’enjeu de la désalinisation est d’être en capacité de proposer des procédés à la fois plus écologiques, moins gourmands en énergie et pouvant être adaptés sur de grandes échelles. La prise en compte de l’environnement passe notamment par la diminution du rejet de gaz carbonique dans l’atmosphère et la diminution des rejets de saumure qui est une source importante de pollution des mers et des océans dans lesquels elle est rejetée.

Une nouvelle technologie plus économique, développée par des chercheurs coréens, consiste à séparer deux poches par une membrane hydrophobe qui ne laisse passer que la vapeur d’eau. Le procédé n’a plus besoin d’utiliser l’osmose inverse car l’eau de mer contenue dans une des poches est chauffée et la vapeur d’eau libérée est récoltée dans la deuxième poche constituée uniquement d’eau douce.

L’utilisation d’un nouveau type de membranes, constituées de deux matériaux projetés l’un contre l’autre et non plus tissé ensemble, selon la technique de l’électrofilage coaxial, permet d’augmenter la durée de vie par rapport aux membranes traditionnelles et nécessite donc des remplacements moins fréquents.

https://korii.slate.fr/tech/technologie-dessalement-desalinisation-eau-grand-innovation-membrane-electrofilage-coaxial-energie-efficacite

Une autre technologie, développée par des chercheurs français, permet de dessaler trois fois plus d’eau et consommer 12% d’énergie en moins que celle utilisant les méthodes traditionnelles. Le système est constitué par une membrane hybride composée d’une membrane en polyamide et de canaux artificiels d’eau.

La mise au point de ce nouveau système s’appuie sur le mode de fonctionnement, à partir des années 2010, de protéines, les aquaporines, dans les membranes en polyamide et qui forment des canaux perméables à l’eau et qui rejettent les ions. L’innovation a consisté à reproduire ces canaux de manière synthétique, moins onéreux que la production d’aquaporines naturelles.

Les canaux artificiels d’eau s’insèrent ensuite entre des couches de corps gras, ce qui facilite le transport et nécessite un apport réduit en énergie. Ainsi, des canaux artificiels d’eau de dimension nanométrique permettent de fabriquer des mètres carrés de membranes et des millions de mètres cubes d’eau dessalée par jour.

https://www.liberation.fr/idees-et-debats/tribunes/dessaler-leau-de-mer-un-procede-plus-rentable-et-plus-ecologique-20210402_3XAEBCYZFJBADGLQWEIXTWOJEU/

L’ensemble des innovations technologiques qui touchent la désalinisation de l’eau, qu’il s’agisse de nouvelles membranes de durée de vie plus longue, moins gourmandes en énergie, limitant les rejets de saumure ou de meilleure productivité, avec une taille fortement réduite, constituent des solutions encourageantes à la pénurie d’eau potable qui ne devrait faire que s’amplifier dans les années à venir avec le changement climatique.

 

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Une des plus grandes usines de désalinisation au monde se trouve en Californie et transforme chaque jour, par filtration, plus de 380.000 m3 d’eau de mer pour produire environ 190.000 m3 d’eau potable, ce qui représente environ 10% de l’eau potable consommé par 3,1 millions d’habitants.

Si le coût de l’eau ainsi produite est deux fois plus élevé que par un approvisionnement traditionnel, cette centrale est indispensable pour assurer, les années de sécheresse, un approvisionnement local continu, sans avoir à importer de l’eau. Il est ainsi prévu de développer 10 centrales de ce type en Californie, en complément des 10 centrales déjà existantes.

La désalinisation pour obtenir de l’eau potable se développe de plus en plus en raison de l’augmentation de la population dans des zones où l’eau douce se raréfie, comme en Californie, certaines régions de Chine ou d’inde par exemple, et le nombre de zones concernées augmente régulièrement car ce phénomène est accentué par le dérèglement climatique et les périodes de sécheresse, comme pour la Californie qui peut de moins en moins compter sur les débits du fleuve Colorado.

Parallèlement, les coûts liés à l’exploitation de l’eau potable de manière traditionnels ayant tendance à augmenter et ceux de la désalinisation à diminuer en raison des évolutions technologiques notamment, la désalinisation devient de plus en plus attractive.

https://www.courrierinternational.com/article/secheresse-dessaler-leau-de-mer-une-fausse-bonne-idee

Au total, à l’échelle de la planète, les usines de désalinisation représentent une production de 95 millions de m3 par jour selon l’ONU. Le frein principal à ce procédé vient du principe de l’osmose inverse, utilisé pour obtenir de l’eau douce, qui permet de séparer le sel de mer de l’eau lorsqu’une très forte pression est appliquée à l’eau pour la faire passer à travers une membrane percée de minuscules trous.

Cette osmose inverse nécessite une pression constante pour dissocier le sel de l’eau et utilise donc beaucoup d’énergie dont le coût est intégré dans le prix de revient de l’eau. Les énergies fossiles constituant la principale source d’énergie pour mettre en oeuvre ce procédé, la désalinisation génère une quantité importante de gaz carbonique. L’énergie solaire reste peu utilisée car elle nécessite de grandes capacités de stockage dans des batteries pour assurer la continuité du procédé par tout type de temps.

En 2014, un nouveau procédé plus écologique a été découvert par le français Marc Vergnet et permet à la fois de dessaler l’eau sans dégager de gaz carbonique et de produire des saumures deux fois moins concentrées en sel qu’avec le procédé traditionnel. Le principe de cette découverte est pouvoir adapter la pression exercée sur l’eau.

En utilisant l’énergie photovoltaïque, il n’est plus nécessaire d’exercer une pression constante mais de faire varier cette pression en fonction de l’ensoleillement grâce à des capteurs. Les membranes vont ainsi décider des périodes où elles ont besoin de pression et de la puissance nécessaire. Le coût de production de l’eau douce est de 1,5€/m3, soit deux fois moins que le prix pratiqué en utilisant une énergie fossile.

Cette invention est prioritairement dédiée aux petites villes des pays les moins développés ou aux îles soufrant d’un manque d’eau chronique.

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L’enjeu de la désalinisation est d’être en capacité de proposer des procédés à la fois plus écologiques, moins gourmands en énergie et pouvant être adaptés sur de grandes échelles. La prise en compte de l’environnement passe notamment par la diminution du rejet de gaz carbonique dans l’atmosphère et la diminution des rejets de saumure qui est une source importante de pollution des mers et des océans dans lesquels elle est rejetée.

Une nouvelle technologie plus économique, développée par des chercheurs coréens, consiste à séparer deux poches par une membrane hydrophobe qui ne laisse passer que la vapeur d’eau. Le procédé n’a plus besoin d’utiliser l’osmose inverse car l’eau de mer contenue dans une des poches est chauffée et la vapeur d’eau libérée est récoltée dans la deuxième poche constituée uniquement d’eau douce.

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Une autre technologie, développée par des chercheurs français, permet de dessaler trois fois plus d’eau et consommer 12% d’énergie en moins que celle utilisant les méthodes traditionnelles. Le système est constitué par une membrane hybride composée d’une membrane en polyamide et de canaux artificiels d’eau.

La mise au point de ce nouveau système s’appuie sur le mode de fonctionnement, à partir des années 2010, de protéines, les aquaporines, dans les membranes en polyamide et qui forment des canaux perméables à l’eau et qui rejettent les ions. L’innovation a consisté à reproduire ces canaux de manière synthétique, moins onéreux que la production d’aquaporines naturelles.

Les canaux artificiels d’eau s’insèrent ensuite entre des couches de corps gras, ce qui facilite le transport et nécessite un apport réduit en énergie. Ainsi, des canaux artificiels d’eau de dimension nanométrique permettent de fabriquer des mètres carrés de membranes et des millions de mètres cubes d’eau dessalée par jour.

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L’ensemble des innovations technologiques qui touchent la désalinisation de l’eau, qu’il s’agisse de nouvelles membranes de durée de vie plus longue, moins gourmandes en énergie, limitant les rejets de saumure ou de meilleure productivité, avec une taille fortement réduite, constituent des solutions encourageantes à la pénurie d’eau potable qui ne devrait faire que s’amplifier dans les années à venir avec le changement climatique.

 

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