Les enjeux du dessalement de l’eau de mer Mary-Fleur Tordjmann Master 2 ILTS 2005 - 2006 Les enjeux du dessalement de l’eau de mer

Sommaire Introduction Présentation du domaine Arborescences Fiches terminologiques Texte de traduction Conclusion

Introduction Why did I choose « seawater desalination: what is at stake? » Water is vital to life. Water covers about 75% of Earth’s surface, 94 % being salt water from the oceans and 6 % freshwater. (O.K. Buros, The ABC’s of Desalting, 2000) The need of freshwater is increasing as the world’s population, industrialization and agriculture are growing. In 2005, the world’s population amounted to 6.5 billion people. (UN) There is not a best desalination process. They all have advantages and drawbacks. So one of the questions is: which of the desalination processes is more appropriate?

Seawater desalination: definitions What is desalination? A process that removes salts. Desalination can be found in nature through the water cycle. Desalination is a term that applies to all processes which remove salts.

Seawater desalination: a brief history Seawater distillation desalination was known in Antiquity. The first industrialized distillation devices were found on steamboats in the 19th century. But real development dates back to the 20th century. Research started in the 50s in the United States. In 1952, the US government created the « Office of saline Water » while the French government created a Comity in 1966. In the 70s, oil crises fostered investment by Middle-East countries. 400 AD (Desware Information Booklet, UNESCO)

Seawater desalination today Today industrialized desalination technologies are: Distillation: Multi-stage flash distillation; Multiple-effect distillation; Vapour compression distillation. Membrane: Reverse osmosis; Electrodialysis, only used to desalt brackish water. Membrane vs. Distillation in the world: in 1998, reverse osmosis 42%, electrodialysis 6%, multi-stage flash distillation 44%, Multiple-Effect distillation 4% and vapour compression distillation 4%.

Reverse osmosis (Introduction to Desalination Technologies in Australia, AFFA, 2002) (Desware Information Booklet, UNESCO)

Multi-stage flash distillation (Desware Information Booklet, UNESCO)

Multiple-effect distillation (The ABC’s of Desalting O. Buros, 2000)

Vapour compression distillation (Desware Information Booklet, UNESCO)

Seawater desalination: what for? Seawater desalination aims at converting salt water to Freshwater for: Agriculture; Industry; Drinking water for human consumption. To be used by a growing number of countries.

Energy consumption A lot of energy is needed to run a seawater desalination plant and depends on the process. As a result, operating a plant is still expensive. Using a lot of power has a negative environmental impact.

The environmental impact A high energy consumption has an undeniable environmental impact. It seems that there is discrepancy between French and English speaking countries’ points of view about the impact of the plant itself. It seems there are more texts about the negative impact of desalination plants in English texts.

Seawater desalination alternatives Research is being conducted to try to find alternatives to reduce technical, environmental and energy drawbacks. Today there are many alternatives more or less developed: Freezing desalination for cold countries; Hybrid processes i.e. the association of two desalination processes; Membrane distillation; Nuclear desalination; Renewable energy powered desalination such as wave-powered desalination, solar desalination, wind-powered desalination, cogeneration i.e. plant that produces energy while desalting seawater, etc. At least 27 different desalination processes.

Which process to choose? Many studies held in the world compare all the processes to determine which of them is the most appropriate depending in the situation. One has to take into account: Seawater parameters such as salinity, turbidity, temperature, etc; Energy consumption and availability; Technical requirements like pretreatment, equipment standards or equipment deterioration; Environmental impacts, that are more considered in the English speaking countries.

Seawater desalination future Today desalination is still under intensive research and new technologies are being developed. Examples: French scientists have developed a new distillation evaporator in 1999. The world's low temperature thermal desalination plant designed by an Indian Institute opened in July 2005 on Kavaratti island, in India.

Expert Author of my text: Philip Davies School of Engineering, the University of Warwick Aston University, Birmingham http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/eng/staff/ad/publications/

Arborescences Légende Liens Termes termes termes hyperonyme/hyponymes tout/parties termes fiches longues opération/résultat chronologiques termes ayant arborescence cause/effet « apport de » « détermine » « rapport » « risque de » liste non exhaustive « par phénomène de »

1 : Le dessalement dessalement dessalement des eaux saumâtres de l’eau de mer (2) dessalement des eaux usées Légende liens hyperonyme/hyponymes termes termes à fiches longues termes termes ayant arborescence

2 : Le dessalement de l’eau de mer prise d’eau eau d’alimentation taux de conversion (osmose inverse) prétraitement énergie (4) rejet saumure recyclage taux de performance (distillation) dessalement (procédés de) (3) eau produite eau douce post traitement Légende liens hyperonyme/hyponymes eau potable liens opération/résultat liens chronologiques distribution liens « apport de » liens tout/parties liens « rapport »

3 : Les procédés de dessalement procédé de dessalement hybride avec changement de phase membranaire chimique distillation (11) congélation osmose inverse (5) électrodialyse échange d’ions distillation par détentes successives (7) distillation à multiples effets (6) distillation par compression de vapeur (8) solaire membrane (9) Légende termes procédés utilisés pour l’eau de mer à longs tubes verticaux à tubes horizontaux arrosés thermocompression compression mécanique de vapeur procédés non conventionnels pour eau de mer termes liens hyponyme/hyperonymes liens tout/parties effet liste non exhaustive

compression de vapeur (8) 4 : Les types d’énergie pour le dessalement de l’eau de mer type d’énergie cogénération récupération de chaleur à recirculation distillation par détentes successives (7) à cycle direct thermal distillation à multiple effets (6) turbopompe intégrée saumure distillation par compression de vapeur (8) électrique système à piston osmose inverse (5) récupération d’énergie solaire turbine Pelton renouvelable éolienne Légende des vagues liens « apport de » liens tout/parties nucléaire dessalement nucléaire liens opération/résultat liens hyponyme/hyperonymes termes énergie pour distillation et osmose inverse

5 : Le dessalement de l’eau de mer par osmose inverse d’alimentation pompe haute pression eau douce module membrane (9) saumure système de récupération d’énergie Légende liens « apport de » liens tout/parties liens chronologiques liens hyponyme/hyperonymes liens opération/résultat

6 : Le dessalement de l’eau de mer par distillation à multiples effets condenseur final eau d’alimentation évaporation eau douce fluide chauffant échangeur de chaleur vapeur vapeur vapeur condensation vapeur 1er effet 2ème effet n effet saumure température pression température pression cellule saumure Légende liens cause/effet liens« par phénomène de » liens « apport de » liens chronologiques liens tout/parties liens opération/résultat

7 : Le dessalement de l’eau de mer par distillation par détentes successives échangeur de chaleur température condenseur condenseur condenseur eau d’alimentation vapeur saumure réchauffeur 1er chambre 2ème chambre n chambre eau douce température pression température pression vapeur réceptable vapeur réceptable vapeur réceptable évaporation eau douce Légende liens hyponyme/hyperonymes liens « apport de » liens tout/parties condensation liens cause/effet liens « par phénomène de » liens chronologiques liens opération/résultat

récupérateur de chaleur 8 : Le dessalement de l’eau de mer par distillation par compression de vapeur vapeur évaporation échangeur récupérateur de chaleur évaporateur/ condenseur compression de vapeur eau d’alimentation saumure eau douce eau douce condensation Légende saumure liens « apport de » liens « par phénomène de » liens chronologiques liens opération/résultat

matières en suspension 9 : Les principales contraintes techniques liées à la membrane d’osmose inverse précipitation pression entartrage membrane tartre compactage silicates de calcium encrassement colmatage biofouling polarisation hydroxyde de magnésium réversible irréversible sulfate de calcium Fouling index gâteau carbonate de calcium salissures matières en suspension matières colloïdales Légende liens « par phénomène de » liens tout/parties liens hyponyme/hyperonymes liens « détermine » liens cause/effet liens « risque de »

10 : Autres contraintes techniques liées au procédé d’osmose inverse installation normes érosion corrosion eau de mer (12) Légende liens « détermine » liens « risque de » liens cause/effet

11: Les contraintes techniques liées au procédé de distillation corrosion installation érosion entartrage encrassement Légende liens « risque de » liens hyponyme/hyperonymes

12 : Propriétés de l’eau de mer sels dissous propriétés de l’eau de mer salinité température turbidité matières en suspension Légende liste non exhaustive liens « détermine » liens hyponyme/hyperonymes

Tree diagrams Legend Relations Terms terms terms with tree diagram hyperonym/hyponyms whole/parts terms long records operation/result chronological terms with tree diagram cause/effect « adding of » « determine » « ratio » « risk of » non exhaustive list « by a phenomon of »

seawater desalination (2) brackish water desalination seawater desalination (2) waste water desalination Legend hyperonym/hyponyms relations terms terms with long records terms terms with tree diagam

2: Seawater desalination entrainment impingement seawater (12) water intake feedwater pretreatment efficiency power (4) discharge plume brine recycling performance ratio (distillation) desalination (processs of) (3) product water freshwater post-treatment Legend cause/effect relations hyperonym/hyponyms relations drinking water operation/result relations Chronological relations distribution « adding of » relations whole/parts relations « rapport » relations

3: Desalination processes hybrid based on physical change using membrane chemical distillation (11) freezing desalination reverse osmosis (5) electrodialysis ion exchange multi-stage flash distillation (7) multiple- effect distillation (6) vapour compression distillation (8) solar membrane (9) Légende terms processes use for seawater with vertical tubes with falling brine film with horizontal Tubes with falling film thermal vapour compression mechanical vapour compression non conventional processes for seawater terms hyponym/hyperonyms relations whole/parts relations non exhaustive list effect

4: The types of power used for seawater desalination type of power cogeneration heat recovery multi-stage flash distillation (7) thermal multiple-effect distillation (6) integrated turbopump brine vapour compression distillation (8) electrical pistons pump reverse osmosis (5) energy recovery solar energy solar desalination Pelton turbine renewable energy wind energy wind-powered desalination Legend wave energy wave-powered desalination « adding of » relations whole/parts relations nuclear nuclear desalination operation/result relations hyponym/hyperonyms relations terms power for distillation and reverse osmosis

5: Reverse osmosis feedwater high pressure pump freshwater membrane assembly membrane (9) brine energy recovery device Legend « adding of » relations whole/parts relations Chronological relations hyponym/hyperonyms relations operation/result relations

6: Multiple-effect distillation final condenser feedwater evaporation freshwater fluid heat exchanger vapour vapour vapour condensation vapour 1st effect 2nd effect nth effect brine temperature pression temperature pression vessel brine Legend cause/effect relations « by a phenomenon of » relations « adding of » relations chronological relations whole/parts relations operation/result relations

7: Multi-stage flash distillation heat exchanger temperature condenser condenser condenser feedwater vapour brine brine heater 1st stage 2nd stage nth stage freshwater temperature pression temperature pression vapour recipient vapour recipient vapour recipient evaporation freshwater Légende hyponym/hyperonyms relations « adding of » relations whole/parts relations condensation cause/effect relations « by a phenomenon of » relations chronological relations operation/result relations

8: Vapour compression distillation evaporation heat exchanger heat recovery evaporator/ condenser Vapour compression feedwater brine freshwater freshwater condensation Legend brine « adding of » relations « by a phenomenon of » relations Chronological relations operation/result relations

9: The main technical disadvantages of reverse osmosis membranes precipitation scaling membrane scale calcium silicates biofouling fouling Fouling Index magnesium hydroxide biofilm film calcium sulfate biological matters suspended solids colloidal particles calcium carbonate Legend « by phenomon of » relations whole/parts relations hyponym/hyperonyms relations « risk of » relations non exhaustive list cause/effect relations « determine » relations

10: Other technical disadvantages related to reverse osmosis process device standards erosion corrosion seawater (12) Legend « determine » relations « risk of » relations cause/effect relations

11: Technical disadvantages related to distillation processes corrosion device erosion scaling Legend « risque de » relations hyponym/hyperonyms relations

12: Seawater properties dissolved salts seawater properties salinity temperature turbidity suspended solids Legend non exhaustive list « determine » relations hyponym/hyperonyms relations

Terminology problems Difficult to select the terms. Still not sure about the terms and their equivalents because the same word can be written in many ways. For example: Multi-Stage Flash distillation without upper case, freshwater in two words, desalination synonymous like desalinization, desalting (which is an old word), dessalement or désalinisation in French, acronyms for desalination processes such as reverse osmosis: RO, a shorter version of the terms like vapour compression distillation and vapour compression, etc. Brine and concentrate vs. samure and concentrat. Terms in British or American English? The difference between French and English texts will oblige me to deal with terms without equivalent.

Literature searching problems A lot of documents on the subject in English, from articles to reports, organizations, associations… and as a result it is difficult to select them. The most interesting documents in French are books which take a long time to deal with.

Wave-powered Desalination: Resource Assessment and Review of Technology

Text presentation I found this text on the Internet. The text was actually published in “Desalination” in the December 2005 issue. A text which is renewable-energy-oriented because energy consumption is one of the major problems in seawater desalination. As a result, a lot of terms in the text do not directly belong to the subject area of my dictionary. Desalination in the dictionary because it is crucial to understand what it is about to comprehend the text.

Text sample Wave-powered desalination: resource assessment and review of technology Le dessalement couplé à/associé à/généré par l’énergie houlomotrice/l’énergie des vagues/l’énergie due aux vagues : évaluation de la ressource et bilan de la technologie

Text sample The second technology reviewed is based on the Salter duck. The duck was originally conceived at the time of the UK Wave Energy Program of the 1970’s and demonstrated that it was possible to achieve an efficiency of wave-energy extraction exceeding 80% using a single degree of- freedom mechanism [25,33]. La deuxième technologie traitée utilise le canard de Salter. L’invention de ce canard remonte à l’époque du Wave Energy Program britannique (un programme gouvernemental qui, en plein choc pétrolier, visait à utiliser l’énergie houlomotrice comme alternative) lancé dans les années 70. Ce nouveau système avait alors démontré qu’il était possible de récupérer 80% de l’énergie générée par les vagues en utilisant un mécanisme à un degré de liberté [25,33].

Text sample The UK government did not pursue this or other wave technologies at that time. However, Salter later proposed a version of the duck for desalination, in which vapour compression equipment is actually housed inside the floating duck [34,35]. Mais, le gouvernement britannique cessa toutes recherches sur l’énergie houlomotrice. Cependant, plus tard, Stephen Salter proposa une version du canard conçue pour le dessalement dans lequel une installation de compression de vapeur est logé à l’intérieur même du canard flottant à la surface [34,35].

Text sample Rocking motion will give rise to changes in water level inside the hull of the duck, generating pressures sufficient to drive evaporation and condensation across a falling-film heat exchanger. The process is designed to run at 100ºC, but the large size of ocean-going ducks (typically 6–12 m in diameter) will minimize heat losses. Le hochement provoquera un changement du niveau de l'eau à l'intérieur de la coque du canard, générant assez de pressions pour que l’évaporation et la condensation se produisent en traversant l’échangeur de chaleur à film tombant. Ce procédé est conçu pour fonctionner à 100°C, mais la grande taille de ces canards de haute mer (en général 6-12 m de diamètre) permet de réduire les pertes de chaleur.

Conclusion Many uncertainties remain. Many details will probably be changed.