• Le dessalement d'eau de mer

    avec les trois quarts de la surface du Globe couverts par les océans, la masse d'eau de mer représente un gisement considérable. Cela d'autant plus qu'elle correspond à 97,5% du total de la ressource en eau et que la majeure partie des 2,5% d'eau douce terrestre est stockée sous forme de glace et dans les sols.

    Peu développé en France

    En France, la plupart des projets de dessalement sont de petite taille et concernent des îles. Il s'agit par exemple des projets de Belle-Ile-en-Mer (Morbihan), de l'Ile d'Yeu (Vendée) ou aux environs des Sables-d'Olonne (Vendée). Cependant, ces projets progressent lentement.

    Inscrit au contrat de projets Etats-région Pays-de-la-Loire 2007-2013 pour un montant total évalué à 9 millions d'euros, le projet de l'Ile d'Yeu vise la sécurisation de l'alimentation en eau potable de l'île. Cependant, il semble au point mort et "la somme réservée par la région des Pays de la Loire de 1,8 million d'euros d'aide (…) n'a toujours pas été engagé au motif qu'en 2009, le syndicat « Vendée Eau » a précisé (…) que le projet (…) n'était plus dans les priorités immédiates du schéma directeur", rapporte le bilan 2010 du contrat de projets.
    Le projet des Sables-D'olonne, porté par le département, le syndicat Vendée eau et le Syndicat départemental d'énergie et d'équipement de la Vendée (Sydev), doit palier un manque d'eau évalué à 4 millions de m3 en 2025. Il pourrait aboutir à la construction d'une usine d'une capacité de 10 à 20.000 m3d'eau douce par jour d'ici 2020. Néanmoins, le choix n'a pas encore été définitivement arrêté et fin 2011, une étude de faisabilité technique, juridique, financière, énergétique et environnementale a été financée pour quelque 105.000 euros par la région Pays-de-la-Loire et l'Agence de l'eau Loire-Bretagne. Parmi les questions en suspend, celle de l'alimentation énergétique est cruciale : le projet envisage le recours aux énergies renouvelables ce qui porte la facture totale à plusieurs dizaines de millions d'euros.

    Si le dessalement n'est pas envisagé à grande échelle en France, il progresse sensiblement dans d'autres pays. Selon l'Association internationale du dessalement (IDA), il y aurait actuellement près de 16.000 usines en activité dans le monde, en croissance de plus de 5% de 2010 à 2011. Environ 60% de ces usines sont utilisées pour dessaler de l'eau de mer, quelque 21% d'entre elles traitent des eaux saumâtres et le solde sert au traitement des eaux de rivière ou des eaux usées. Les principaux pays ayant recours à cette technique sont les pays du Golfe, et notamment l'Arabie Saoudite et les Emirats arabes unis (EAU), l'Espagne, les Etats-Unis et la Chine. Quant à l'usage de l'eau il est prioritairement destiné à la consommation humaine et industrielle.

    Du dessalement solaire à l'osmose inverse
    Les premiers procédés de dessalement sont déjà anciens et dès le XVIIème siècle des installations basées sur l'évaporation de l'eau sont disponibles. Le principe utilise l'énergie solaire pour évaporer de l'eau douce à partir d'une fine couche d'eau salée disposée sous une serre vitrée aux parois inclinées. Dans un second temps, la vapeur d'eau se condense sur les parois et coule le long de celle-ci pour être collectée à leur pied. Le système de taille limitée ne permet pas de produire de grandes quantités d'eau douce ce qui le confine à des usages de niche tels que l'approvisionnement en eau distillée pour certains équipements en zone difficile d'accès.
    Pour un usage industriel, les usines de dessalement par distillation thermique ont peu de points communs avec les premiers modules solaire, même si elles reprennent le principe : en évaporant de l'eau et en condensant la vapeur on obtient une eau pure. Deux techniques sont fréquemment utilisées : la distillation multi-effets (MED) et la méthode flash multi-étages (MSF).

    La plus ancienne est la MED qui consiste à distiller de l'eau sous pression dans une succession d'étages. Il s'agit de porter à ébullition de l'eau de mer dans un étage sous pression. La vapeur produite dans cet étage est transférée dans l'étage suivant dont la pression est inférieure. La chaleur produite par condensation de la vapeur dans le deuxième étage permet de vaporiser l'eau contenue dans cet étage. L'opération est reproduite dans une série d'étages dont les pressions décroissent ce qui permet d'optimiser la récupération de chaleur et d'augmenter la production d'eau pour une même quantité d'énergie initiale.
    La méthode MSF, plus récente, consiste à porter à une température d'environ 120°C de l'eau salée pressurisée ce qui lui permet de rester liquide. Cette eau est ensuite transférée dans des étages successifs dont la pression décroit progressivement. L'introduction de l'eau chaude sous pression dans un étage dont la pression est inférieure libère de la vapeur qui est ensuite condensée dans la partie haute de l'étage et récupérée par écoulement.

    L'osmose inverse, une troisième technique basée sur un principe radicalement différent, est l'une des techniques les plus couramment utilisées aujourd'hui, notamment du fait de sa plus faible consommation énergétique. Deux solutions de salinité différente placées dans deux compartiments séparés par une membrane semi perméable équilibrent leur salinité en transférant de l'eau douce vers le compartiment contenant l'eau la plus salée. Ce phénomène, appelé osmose, peut être inversé en pressurisant l'eau salée. Si la pression est suffisante, de l'eau douce est alors transférée à partir du compartiment contenant de l'eau salée vers le compartiment contenant de l'eau douce.

    La comparaison des avantages et inconvénients des différentes techniques se fait tout d'abord selon les critères énergétiques. Globalement, les deux premières voies de dessalement nécessitent de grandes quantités d'énergie pour chauffer l'eau à distiller, alors que l'osmose inverse en consomme beaucoup moins. Néanmoins, l'avantage de l'osmose inverse se réduit sensiblement si l'eau utilisée est très salée puisqu'il faut augmenter la pression. Dans les situations les plus défavorables la consommation énergétique est équivalente à celle de la MED. Un autre critère à prendre en compte est l'entretient de l'usine qui dépend de multiples facteurs. L'un des points faibles de l'osmose inverse est la fragilité des membranes qui nécessite un changement régulier et impose parfois un prétraitement de l'eau. Par contre l'osmose inverse redevient avantageuse pour des besoins peu importants, les techniques par distillation s'imposant le plus souvent pour des unités de grande taille.
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    Philippe Collet
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