Dessalement

Le dessale de l'eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau douce (potable ou, plus rarement en raison du coût, utilisable pour l'irrigation) à partir d'une eau saumâtre ou salée (eau de mer notamment). En dépit du nom, il s'agit rarement de retirer les sels de l'eau, mais plutôt, à l'inverse, d'extraire de l'eau douce.

Très généralement, il est plus simple et plus économique de rechercher des sources d'eau douce à traiter (eaux de surface, telles que lac et rivière, ou eau souterraine), que de dessaler l'eau de mer. Cependant, dans de nombreuses régions du monde, les sources d'eau douce 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).
L'eau de mer est salée à peu près à 35 g.l^-1 en général. Dans des régions comme le Golfe Persique, la salinité atteint 42 g.l^-1. Pour séparer le sel, il faut, d'un point de vue purement théorique et sans perte d'énergie (dessalement isentropique), environ 563 Wh.m^-3.

Les systèmes de dessalement se caractérisent par leur rendement et le taux de sel résiduel.

Différents systèmes de dessalement

Les systèmes utilisés sont :

• Osmose inverse : cette technique « membranaire » repose sur une ultrafiltration sous pression au travers de membranes dont les pores 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.
• Distillation multi-effets : ce système fournit une eau très pure ; coût énergétique élevé (≈ 15 kWh/m³).
• Flash multi-étages, ou système flash : il est utilisé dans les pays du Golfe, fournissant une eau dont le taux de sel résiduel est non négligeable ; coût énergétique élevé (≈ 10 kWh/m³).
• Compression de vapeur : il fournit une eau pure ; coût énergétique moyen (≈ 5 kWh/m³).
• Distillation par dépression : ce système est basé sur le fait que la température d'évaporation dépend de la pression. Il fournit une eau très pure ; coût énergétique faible (≈ 2 à 3 kWh/m³). Il est utilisé pour de petites unités.
• Distillation par four solaire : le four solaire concentre en une zone restreinte les rayons du soleil, grâce à un miroir parabolique, pour porter à haute température l’élément qui contient l’eau destinée à être évaporée.
• Électrodialyse : 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.
• Condensation sur une surface ayant une température inférieure au point de rosée. Fournit une eau pure ; coût énergétique zéro avec un système passif ou faible avec un système actif. Il est utilisé pour de petites unités.

Dans tous les cas, le dessalement 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, mangroves.

• Unités mobiles de dessalinisation : La ville de Yokohama au Japon 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 rendre potable de l'eau douce issue d'une rivière ou d'un lac. L'eau douce est épurée 15 fois plus vite qu'avec l'ozone, par des microbes (les mêmes que ceux qui produisent le nattô ; 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 3 500 personnes par jour. La saumure peut être utilisée pour la thalassothérapie ou des usages alimentaires.

Économie du 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 dollar par mètre cube 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).

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 technique 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.

Certaines régions, notamment les îles Canaries, et bien d'autres dépendent totalement de ces technologies pour leur eau potable.

L'usine d'Ashkelon, en Israël, produit 320 000 m³/jour, soit, pour une estimation de consommation de 250 litres par habitant par jour, les besoins en eau potable de plus d'un million de personnes. Ce pays poursuit un objectif d’accroissement de la quantité d’eau potable produite par dessalement de 25 % par an, soit 57 millions de mètres cubes supplémentaires, afin de passer le cap des 300 millions de m³ d’eau potable dessalée d’ici à la fin 2010.

En Europe, la plus grande usine de dessalement est située en Espagne, à Prat del Llobregat, près de Barcelone. Elle a ouvert en août 2009. Elle produit 60 millions de mètres cubes par an. Elle alimente près de 4,5 millions de personnes en eau potable.

En revanche, le dessalement pour l'agriculture vivrière n'est pas encore rentable, et de loin : le prix de l'eau utilisée excède de beaucoup la valeur des productions agricoles qu'elle rendrait possible. Par exemple la production d'une tonne de blé, valant environ 100 €, nécessite environ 1 000 m² de terrain arrosés par environ 500 mm de pluie, soit 500 m³ d'eau, dont le coût n'est pas moins de 250 dollars dans le meilleur des cas. Cependant certaines cultures à très haute valeur ajoutée peuvent supporter de tels coûts.^{[réf. nécessaire]}

Des projets pharaoniques ont été proposés pour dessaler de l'eau, notamment avec des centrales nucléaires, pour faire de l'agriculture.

Une autre voie vers un dessalement moins coûteux consiste à dessaler de la glace de mer ; en effet, la salinité de la glace de mer est comprise entre 0,4% et 0,8%, bien en dessous de celle des eaux de mer, qui se situe entre 2,8% et 3,1% ; son dessalement demande beaucoup moins d'énergie. Une société chinoise, la Beijing Huahaideyuan Technology Co. Ltd., commencera bientôt la production d'une grande quantité d'eau douce par désalinisation de glace de mer, grâce à un accord de transfert de technologie signé avec l'Université de Beijing en janvier 2014 ; la société devrait être capable de produire au moins un milliard de mètres cubes d'eau douce par an d'ici 2023 ; le coût de la désalinisation devrait baisser à 4 yuans par tonne (0,48 €/tonne).

Les inconvénients du dessalement

• Coût énergétique 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 échappées des installations ;
• Aucune législation spécifique concernant la potabilité de l’eau issue de ces traitements.
• Le captage de l'eau en mer peut modifier les flux maritimes
• Risque de dégats en fonds marins au niveau de la faune et de la flore

Diffusion

La technologie de dessalement de l’eau de mer est surtout utilisée au Moyen-Orient (Émirats arabes unis : usine de Jebel Ali, la plus grande du monde avec une capacité de l'ordre de 900 000 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 ; Jordanie : usine d’Amman ; Tunisie : usine de Djerba ; en Amérique latine (Mexico, Chili : usine de Minera Escondida) ; en Espagne (usine de Carboneras, Baléares : usine de Baya de Palma), Malte. Les États-Unis sont placés en deuxième position derrière le Moyen-Orient pour le filtrage d’eaux saumâtres. 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'eau. Une usine de 200 000 m³/jour à osmose inverse est en construction à Carlsbad au nord de San Diego en Californie pour assurer 7 % des besoins du comté à partir de 2016, à un coût de 1,1 $/m³ (80 c€/m³) contre 0,60 $/m³ (43 c€/m³) pour l'eau provenant du Colorado ; 17 projets d'usines de dessalement sont en cours tout au long de la côte californienne.

L'Algérie a construit 13 usines de dessalement en 2011 un peu partout sur son territoire et projette de construire 43 usines pour 2019, dont la plus grande usine de dessalement d'eau de mer au monde (utilisant la méthode de l'osmose inverse) à El-Magtaâ (inaugurée le 10 novembre 2014) dans la wilaya d'Oran. D'une capacité de 268 000 m³/jour prévue en février 2015, qui atteindra 500 000 m³/jour à l'horizon 2017. L'objectif national à atteindre était de 2 300 000 m³/jour en 2011.

L'usine a été construite par le groupe singapourien Hyflux pour le compte de l'Algerian Energy Company (AEC), filiale de Sonatrach et Sonelgaz. .

À la suite de la création en 2007 d'une puissante Autorité de l'eau, Israël s'est lancé dans un important programme de construction de cinq usines de dessalement par osmose inverse qui doivent alimenter, d'ici la fin 2015, 70 % de la consommation des ménages en Israël, qui a parallèlement été abaissée de 20 % en une décennie. Israël est ainsi devenu le leader mondial du dessalement, la moitié de la consommation des ménages, de l'agriculture et de l'industrie étant déjà couverte, en mai 2015, par de l'eau produite articiellement (dessalement et recyclage).

Voir aussi

Articles connexes

• Production d'eau potable
• Osmose inverse
• Usine de dessalement de l'État de Victoria

Liens externes

• Un dossier complet sur la désalinisation sur le site de la Médiathèque de La Cité de la Mer
• (fr) « Eau, énergie, dessalement et changement climatique en Méditerranée », Henri Boyé, Conseil général de l’Environnement et du Développement Durable
• (fr) SIDEM - Société Internationale de Dessalement d'Eau de Mer
• (fr) Biotechnoenergie
• (fr) Le dessalement, méthodes et perspectives - Article d'Infos-eau
• (en) Water Desalination International