Dessalement de l'eau de mer

clé : Dessalement, distillation, osmose inverse, environnement RESUMEN: Aunque sean grandes, los recursos en agua no son infinitos y reciamente ciertos países que fueron ricos en agua, debían darse cuenta del problema del agua. Una solución para aumentar el agua potable disponible son las estaciones de desalación. Éstas permiten producir agua potable a partir del agua de mar o de aguas salobres. El mercado de la desalación sube fuertemente, en los países secos, y particularmente estos últimos años con mejoramiento de las técnicas utilizadas. Estas técnicas se distinguen en dos familias: la destilación térmica, y las técnicas a membranas. Estas técnicas muy interesantes plantean no obstante algunos problemas. En efecto, esta solución viene para responder una falta de agua allí dónde una mejor gestión podría traer economías. Más los retoños de salmuera de las fábricas traen problemas para la protección medioambiental. Por otro lado, cada técnica tiene su especificidad y su utilización debe ser sometida a crítica según el contexto de esta región. Presentaremos en primer lugar el estado actual del mercado mundial de la desaladura para detallar luego a las técnicas actuales, luego por fin establecer una comparación entre ellas y hacer una crítica según los criterios económicos y geográficos. Palabras claves: desalación, destilación, ósmosis inversa, medio ambiente

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TABLE DES MATIERES

Introduction _______________________________________________________________________ 4

Généralités sur le dessalement ______________________________________________________________4 Les eaux saumâtres _______________________________________________________________________4 L’eau de mer ____________________________________________________________________________4

Marché du dessalement ______________________________________________________________ 4

Les acteurs ______________________________________________________________________________4 Capacité installée_________________________________________________________________________5 Répartition géographique au 1er janvier 2008 (eau de mer): _____________________________________5

Les procédés _______________________________________________________________________ 5

Schéma général d’une installation de dessalement _____________________________________________5 Procédés de distillation ____________________________________________________________________6 Procédés membranaires ___________________________________________________________________7 Procédés hybrides ________________________________________________________________________8

Sources d’énergie___________________________________________________________________ 9

Turbine à gaz et usine de dessalement _______________________________________________________9 Turbine à vapeur et usine de dessalement ____________________________________________________9 Centrale nucléaire et usine de dessalement____________________________________________________9 Dessalement grâce à des énergies renouvelables _______________________________________________9

Comparaison _____________________________________________________________________ 11

Comparaison des techniques entre elles _____________________________________________________11 Comparaison économique ________________________________________________________________12 Problèmes soulevés par les usines de dessalement _____________________________________________12

CONCLUSION____________________________________________________________________ 13

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INTRODUCTION L’évolution que connaît l’environnement urbain et industriel pose, dans de nombreux pays, le problème de l’eau. Le prélèvement global de l'eau, en additionnant les usages domestiques, industriels et agricoles, est de 250m3 par an et par habitant, en moyenne mondiale. Par ailleurs il est certain que nos besoins en eau ne cesseront de croître alors que les réserves en eau de bonne qualité diminuent. Ceci implique de ménager la ressource, en limitant les rejets de pollution dans le milieu naturel mais aussi produisant une eau propre à la consommation. C’est dans cette logique que les stations de dessalement des eaux s’inscrivent puisqu’elles permettent de produire de l’eau potable à partir de l’eau de mer ou d’eaux saumâtres grâce à des techniques particulières. L’étude de ces techniques et leur comparaison font l’objet de cette synthèse.

GENERALITES SUR LE DESSALEMENT

Compte tenu de la situation actuelle de pression démographique et de réchauffement climatique, le dessalement est une technique intéressante au vu de l’abondance de la matière première : l’eau de mer et les eaux saumâtres. On assiste d’ailleurs à une très forte augmentation (+10% par an) du volume d’eau produit par dessalement, il est actuellement autour de 45 millions m3/jour. Les usines de dessalement se multiplient dans de nombreux pays (Libye, l’Australie, la Grande Bretagne); surtout dans les pays en prise à des pénuries d’eau (Algérie, Libye, pays du golfe) mais aussi dans les pays d’Europe du sud (Espagne, Italie, Grèce) et aux États-Unis.

LES EAUX SAUMATRES

On appelle eau saumâtre une eau salée non potable de salinité inférieure à celle de l'eau de mer. Les eaux saumâtres contiennent entre 1 et 10 g de sels par litre. Ce sont parfois des eaux de surface mais le plus souvent des eaux souterraines qui se sont chargées en sels en traversant les sols. Leur composition dépend donc de la nature des sols traversés. Les principaux sels dissous sont le CaCO3, le CaSO4, le MgCO3 et le NaCl.

L’EAU DE MER

La caractéristique la plus importante des eaux de mer est leur salinité (voir tableau 1), c'est-à-dire leur teneur globale en sels (chlorures de sodium et de magnésium, sulfates, carbonates). La salinité moyenne de l’eau de mer est de l’ordre de 35 g/l, cependant cette valeur varie fortement selon les régions et la saison : Mer Baltique : 7 g/l, Mer méditerranée : 36 à 39 g/l, Golfe Persique : 40 à 70 g/l, Mer morte : 270 g/l. MARCHE DU DESSALEMENT

LES ACTEURS

Tableau 1 : Composition de l’eau de mer (35 g/l)

Sel NaCl MgCl2 MgSO4 CaSO4 K2SO4. Concentration 27,2 g/l 78% 3,8 g/l 11% 1,7 g/l 5% 1,26 g/l 3,5% 0,86 g/l 2,4%

Source : Degrémont Suez, 2005.

Constructeurs d’usines de distillation « clé en main »: SIDEM-Entropie (Filiale de Veolia), Fisia Italimpianti (Société Italienne), Doosan (Corée du sud), GE Water (USA),Suez Energy International (France), IDE (Israel). Constructeurs d’usines d’osmose inverse « clé en main »: OTV (Filiale de Veolia), Hyflux (Singapour), GE Ionics (USA), Degrémont (France), Sadyt (Espagne), Cadagua (Espagne), Acciona Agua (Espagne), Aqualia (Espagne), Befesa Agua (Espagne). Fournisseurs de membranes : Dow Filmtec (USA), Hydranautics (Japon), Toray Industries (Japon), Woongjin Chemical (Corée du sud). (Desaldata.com)

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CAPACITE INSTALLEE

La capacité de dessalement des eaux salées et saumâtres connaît actuellement une hausse de près de 10% par an ; alors que le nombre de nouveaux contrats signés a explosé en 10 ans. Au total, la production est de 52 Mm3/jour, soit 42Mm3 d’eau de mer dessalée et 10Mm3 d’eau saumâtre.

Mm /jour Tableau 2 : Répartition de la production d’eau dessalée (eau de mer) Moyen-Orient 21 Amérique du nord 7,56 Asie 5,46 Europe 5,46 Afrique 2.52 Total 42 Source : DesalData.com

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% 50 18 13 13 6 100

Figure 1 : Capacité de dessalement installée dans le monde (Source : desaldata.com)

REPARTITION GEOGRAPHIQUE AU 1ER JANVIER 2008 (EAU DE MER):

Historiquement, les pays du golfe ont été les premiers à utiliser le dessalement et sont actuellement les plus gros producteurs d’eau dessalée dans le monde. Certains pays comme le Qatar dépendent même à 95% de cette ressource. En Europe, c’est l’Espagne qui est de loin le premier pays producteur d’eau dessalée. LES PROCEDES Pour dessaler l’eau il existe diverses techniques, certaines sont plus adaptées à un environnement donné que d’autres. Actuellement on utilise cinq techniques regroupées en deux familles : les procédés de distillation et les procédés membranaires. Les deux fonctionnent selon le même principe général.

SCHEMA GENERAL D’UNE INSTALLATION DE DESSALEMENT

On peut diviser une installation de dessalement en 4 postes principaux:

Figure 2 : Schéma général d’une installation de dessalement (Source : Maurel A., 2006)

¾ L’alimentation en eau de mer peut s’effectuer soit par prise directe, soit par puits côtiers. Ce dernier système permet d’obtenir une eau non turbide, ce qui soulage les prétraitements. ¾ Le prétraitement: