Le dessalement de l’eau Élaboré par: Khaled Ben Aïssa & Bilel Gharsalli PROCÉDÉS INDUSTRIELS

Plan de L’éxposé: Introduction Différents systèmes de dessalement Principales étapes dans le procédé de dessalement par Osmose Inverse Économie du dessalement Les inconvénients du dessalement Diffusion

Introduction Le dessalement de l'eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau douce à partir d'une eau saumâtre ou salée (eau de mer notamment ou forage). Ce procédé est nécessaire parce que d’une part, dans de nombreuses régions du monde, les sources d'eau douces sont inexistantes ou deviennent insuffisantes au regard de la croissance démographique ou de la production industrielle ; D'autre part, il est souvent rentable de combiner la production d'eau douce avec une autre activité (notamment la production d'énergie, car la vapeur disponible à la sortie des turbines, et perdue dans une usine classique, est réutilisable dans une station de dessalement dite thermique ou fonctionnant sur le principe de l'évaporation).

Différents systèmes de dessalement Les systèmes de dessalement se caractérisent par leur rendement et le taux de sel résiduel. Les systèmes les plus utilisés sont : Osmose inverse Multi-effets Compression de vapeur Distillation Électrolyse Unités mobiles de dessalement

1 - Osmose Inverse cette technique « membranaire » repose sur une ultrafiltration sous pression au travers de membranes dont les pores qui sont des 'trous' si petits que même les sels sont retenus. Cette technique, en plein essor (coût énergétique moyen (≈ 4-5 kWh/m³) est un système éprouvé ayant montré sa fiabilité.

Principales étapes dans le procédé de dessalement par Osmose Inverse Les 6 principales étapes sont: Filtration Chloration Anticalcaire Déchloration Dessalement par osmoseur Désinfection.

2 - Distillation à multiples effets Le distillateur est constitué de plusieurs évaporateurs en série que l’on appelle effets. La vapeur issue du premier effet se condense au niveau du second effet et l’énergie libérée par la condensation sert à évaporer l’eau de mer qui s’y trouve. Le troisième évaporateur joue le rôle de condenseur pour les vapeurs issues du second effet et ainsi de suite. La vapeur du dernier effet sert à réchauffer l’eau d’alimentation du premier effet. En l’absence de pertes calorifiques, on peut donc réutiliser la chaleur latente une infinité de fois : plus il y a d’effets, plus le coût énergétique sera faible. En réalité, il y a toujours des pertes et le nombre d’effets est limité par des contraintes techniques et économiques. les principaux problèmes de ce procédés sont l’entartrage et la corrosion, On est amené à employer des matériaux ou des revêtements qui élèvent significativement le coût des installations et contribue à limiter le nombre d’effets utilisés.

3 - Compression de vapeur Ce procédé dit Flash consiste à maintenir l'eau sous pression pendant toute la durée du chauffage ; lorsqu'elle atteint une température de l'ordre de 120°C, elle est introduite dans une enceinte (ou étage) où règne une pression réduite. Il en résulte une vaporisation instantanée par détente appelée Flash. Une fraction de l'eau s'évapore puis va se condenser sur les tubes condenseurs placés en haut de l'enceinte, et l'eau liquide est recueillie dans des réceptacles en dessous des tubes. C'est l'eau de mer chaude qui se refroidit pour fournir la chaleur de vaporisation, l'ébullition s'arrête quand l'eau de mer a atteint la température d'ébullition correspondant à la pression régnant dans l'étage considéré. Le phénomène de flash est reproduit ensuite dans un deuxième étage où règne une pression encore plus faible. La vaporisation de l'eau est ainsi réalisée par détentes successives dans une série d'étages où règnent des pressions de plus en plus réduites.

Le dessalement par compression de vapeur consiste à mettre sous pression la vapeur d’eau de mer, pour la réchauffer, avant de la réintroduire dans la même enceinte pour la condenser en faisant évaporer une autre quantité d’eau de mer. il fournit une eau pure; coût énergétique moyen (≈ 5 kWh/m³). 4 – Compression de vapeur

Par dépression: ce système basé sur le fait que la température d'évaporation dépend de la pression fournit une eau très pure; coût énergétique faible (≈ 2 à 3 kWh/m³). Il est utilisé pour de petites unités. Par four solaire: concentre en une zone restreinte les rayons calorifiques, grâce à un miroir parabolique, pour porter à haute température l’élément qui contient l’eau destinée à être évaporée. 5 - Distillation

on applique un courant électrique qui fait migrer les ions vers les électrodes. Système très rentable pour les faibles concentrations, l'énergie à mettre en jeu dépend de la concentration en sel. Dans l’électrodialyse, on intercale alternativement des membranes filtrantes soit imperméables aux anions et perméables aux cations, soit imperméables aux cations et perméables aux anions. On obtient ainsi une série de compartiments à forte concentration de sels et d’autres à faible concentration. 6 - Électrolyse

La ville de Yokohama a présenté en juin 2009 un camion équipé d'un dispositif à membrane à osmose inverse, capable de dessaler de l'eau de mer ou de potabiliser de l'eau douce issue d'une rivière ou d'un lac. L'eau douce est épurée 15 fois plus vite qu'avec d’autres procédés (les mêmes que ceux qui produisent lenattô ; haricots fermentés très appréciés au Japon). Un traitement au chlore et à l'ozone conclut le processus. L'énergie nécessaire au dessalement est entièrement fournie par une petite éolienne et des panneaux solaires qui alimentent aussi des batteries permettant une autonomie de 24 heures. 3 litres d'eau de mer fournissent un litre potable. Le camion peut fournir de l'eau à personnes par jour. La saumure peut être utilisée pour la thalassothérapie ou des usages alimentaires. 7 - Unités mobiles de dessalement

Le dessalement de l'eau de mer est un enjeu important pour l'avenir des régions arides. Moyennant un coût de production pouvant descendre à environ 0,5 $ par m³ pour les projets récents (par osmose inverse et toutes charges comprises: coût d'exploitation, amortissement de l'installation, bénéfice de l'opérateur), il est possible de résoudre les problèmes de manque d'eau potable dans de nombreux pays. Dans le cas d'une utilisation pour la consommation humaine, le dessalement d'eau de mer est une technique aujourd'hui fiable et moins onéreuse que la technique dite de recyclage des eaux usées. Il devient même rentable dans des pays développés ne manquant généralement pas d'eau, dans certaines situations spécifiques (par exemple des îles touristiques). Économie du dessalement

De ce fait, cette activité est en très forte croissance. La capacité installée chaque année augmente en moyenne de plus de 10 % par an. Les techniques dites thermiques (par évaporation) représentaient il y a encore quelques années la principale technologie employée, mais l'osmose inverse, du fait d'une fiabilité accrue et de sa faible consommation électrique (4 à 5 kWh/m³), permet des coûts très bas, ce qui lui donne aujourd'hui 50 % de la part de marché.

Dans tous les cas appart L’unité mobile de dessalement, ces procédés produit une saumure dont il faut se débarrasser, ce qui n'est pas un problème en bord de mer là où le courant est important, mais peut l'être à l'intérieur des terres, et dans certains écosystèmes comme les lagons, baies, lagunes… Coût énergétique encore élevé Rejet des saumures concentrées au double de la salinité naturelle en mer ou injectées dans le sol ; Rejet d'eaux chaudes en mer dans le cas de la distillation ; Emploi de produits chimiques pour nettoyer les membranes (chlore) ; Traces de cuivre échappés des installations. Les inconvénients du dessalement

Les pays utilisant la technologie de dessalement de l’eau de mer sont surtout situés au Moyen-Orient (Émirats arabes unis : usine de Jebel Ali, la plus grande du monde avec une capacité de l'ordre de m3/jour, usine de Fujaïrah ; Arabie saoudite : usine de Jubail). Ces États qui ont d'importantes ressources en combustibles fossiles utilisent majoritairement le procédé de vaporisation. Les autres pays ont davantage développé l'osmose inverse. Israël : usine d’Ashkelon ; Syrie : usine d’Amman; Tunisie : usine de Djerba), en Amérique latine (Mexico, Chili : usine deMinera Escondida), en Espagne (usine de Carboneras, Baléares : usine de Baya de Palma). Les États-Unis sont placés en deuxième position derrière le Moyen-Orient pour le filtrage d’eaux saumâtres7. Une usine de dessalement de l'eau de mer a été construite en 1993 dans la baie de Tampa en Floride pour pallier le manque d'eau8. Diffusion

L'Algérie en a construit un peu partout sur son territoire et projette de construire une des plus grandes usines de dessalement d'eau de mer au monde à Magtaa (Oran) d'une capacité de m³/jour. Le constructeur de l'installation sera un groupe singapourien.

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