L’eau de mer a commencé à être dessalée industriellement pour la consommation humaine dans les années 1930. Depuis, l’offre et la demande ont explosé, les techniques ont beaucoup évolué, et les chercheurs continuent de s’activer.
En 2022, près de 22 800 installations ont fourni dans le monde environ 110 millions de mètres cubes d’eau par jour, selon l’International Desalination and Reuse Association. Avec une croissance de 6 % à 12 % par an, selon le rapport de l’Institut français des relations internationales Géopolitique du dessalement d’eau de mer (septembre 2022). Ce dernier indique aussi que 90 % de l’eau du Koweït provient de telles usines, 86 % pour Oman, et 70 % pour l’Arabie saoudite.
En recherche, plus de 4 000 articles sont publiés chaque année depuis 2020 sur le dessalement, selon la base de données Scopus. Et, fait notable, dans le top 6 des institutions les plus actives sur ce sujet en nombre de contributions, l’Arabie saoudite place trois de ses universités : King Fahd University of Petroleum and Minerals (3e), King Abdullah University of Science and Technology (4e) et King Saud University (6e). La Chine est le premier pays contributeur, devant les Etats-Unis.
Déploiement à grande échelle coûteux mais idéal pour de
faibles volumes
Des électrodes de part et d’autre d’un réservoir attirent dans deux compartiments les
ions du sel, les chlorures négatifs et les sodiums positifs, afin de purifier l’eau.
Des systèmes portables pour la défense ou l’humanitaire ont été
mis au point.
Technologie simple et coûteuse en énergie (25 % du
marché)
Une eau salée est vaporisée en passant sur des tubes chauds. La vapeur, sans sel, est
condensée par des tubes froids, permettant l’obtention d’une eau liquide dessalée.
Les usines peuvent être très grosses et sont faciles à installer, sans trop de
maintenance malgré la corrosion des tuyaux.
Efficace et populaire (70 % du marché)
L’osmose désigne l’écoulement naturel de l’eau vers un compartiment plus concentré en
sel, ce qui fait monter le niveau de l’eau dans ce tube. La technique de l’osmose
inverse vise à contrer ce phénomène en appliquant une pression pour forcer le passage
de l’eau dans l’autre sens. L’eau salée passe alors à travers une membrane
semi-perméable qui retient les ions du sel, produisant de l’autre côté une eau
moins saline.
Solides
flottants
Sable
Charbon
Electrode
positive
attirant les
ions chlore
Saumure
Saumure
Electrode négative
attirant les ions
sodium
Tubes
chauds
Evaporation
Condensation
Tubes
réfrigérants
Saumure
Membrane
semi-perméable
Eau
pure
Pression externe
Phénomène
naturel
d’osmose
Osmose
inverse
Saumure
Station de pompage
L’eau de mer (contenant en moyenne 3,5 % de sel) est pompée loin des côtes. Afin d’éviter la
capture de poissons, les vitesses de pompage sont réduites.
Grille de filtration
Des premiers filtres bloquent les solides les plus volumineux (débris, organismes marins,
limons…).
Filtration sur sable
L’eau circule à travers du sable et du charbon pour filtrer les matières les plus fines.
Dessalement
Le sel est composé d’ions négatifs de chlorure (Cl–) et d’ions positif de sodium (Na+).
Pour la consommation humaine de l’eau, il faut réduire leur présence à moins de 0,05 %.
Reminéralisation
Pour limiter l’attaque par l’eau « pure » des canalisations en béton, du calcium est
ajouté. Ce rééquilibrage en minéraux rend aussi l’eau propre à la consommation.
Distribution
Des produits de désinfection sont éventuellement ajoutés pour terminer le processus.
Infographie : Le Monde, Victoria Denys et David Larousserie
Sources : IDRA, VEOLIA
Ces recherches ont notamment permis des gains considérables en efficacité. La distillation, procédé pionnier du dessalement, a été supplantée par la famille des membranes, notamment par la technique dite « d’osmose inverse », qui représente 70 % du marché, contre 25 % pour la première.
Des gains de sélectivité et de perméabilité
Dans les années 1970, les usines à osmose inverse consommaient plus de 15 kilowattheures (kWh) pour produire 1 mètre cube d’eau. Aujourd’hui, elles utilisent entre 2 et 3 kWh (pour un minimum théorique à 1 kWh), pour un coût de 0,50 dollar (0,47 euro) par mètre cube pour les plus grandes installations. Selon le porte-parole de Veolia, leader mondial du domaine avec plus de 2 300 installations, la priorité de la recherche et développement de la multinationale vise, malgré ces progrès, à « réduire les consommations et aider ses clients à atteindre leurs objectifs de sobriété. Surtout, le groupe entend accélérer en matière de réutilisation des eaux usées, encore sous-exploitée ».
Lors de la distillation (à multiples effets ou à détentes étagées), l’énergie est utilisée pour vaporiser l’eau, qui, en se condensant, devient un liquide moins salé. De son côté, la technique de l’osmose inverse sert à contrer le phénomène naturel selon lequel l’eau circule des zones les moins concentrées en minéraux vers les zones les plus concentrées. Une pression est appliquée pour faire passer l’eau à travers des membranes qui retiennent les sels. Ces dernières étaient en acétate de cellulose, avant d’être remplacées par des polyamides plus « sélectifs », c’est-à-dire bloquant les sels, grâce à une couche mince réactive, et également plus perméable à l’eau, grâce à de nombreux pores. Ces membranes sont enroulées sur de longs cylindres pour maximiser les surfaces d’échange.
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