• l'osmose inverse

     

     L’OSMOSE INVERSE

    1) Présentation du procédé d’osmose inverse pour le dessalement :

    L’osmose inverse est un procédé membranaire c’est à dire un procédé de séparation. En effet, l’osmose inverse repose sur le principe de la séparation de l’eau et du sel. Pour ce procédé on fait appel à une membrane semi-perméable qui va laisser passer les molécules d’eau (le solvant) et non celle du sel (le soluté). En effet, ce filtrage très fin ne laisse passer que les molécules d’eau.

    Pour effectuer ce procédé on applique une pression sur la solution concentrée en sel, la quantité d’eau transférée par osmose diminue. Puis lorsque la pression est suffisante, le flux de transfert va s’annuler (on peut définir ainsi la pression osmotique). Une augmentation de pression au-delà de cette valeur va se traduire par un flux d’eau inversé de la solution concentrée vers la solution diluée : c’est l’osmose inverse.

    Ainsi, lorsque l’eau de mer est poussée grâce à une forte pression entre 50 et 80 bars à travers une membrane, le sel et les impuretés sont piégés par la membrane et seules, les molécules d’eau peuvent la traverser, fournissant de l’eau douce. Le diamètre des pores des membranes d’osmose inverse sont très petits leur l’ordre est du millième de micromètre.

    Le procédé de l’osmose inverse dans le cadre du dessalement à été utilisé pour la première fois par l’US Navy pour fournir de l’eau aux sous-mariniers.os

    Étape A, Osmose :

    Le niveau est identique dans les deux compartiments séparés par la membrane semi-perméable : L’eau circule de la gauche vers la droite

    Étape B, Équilibre :

    Durant cette étape, une différence de niveau s’établit, c’est la pression osmotique π. π : C’est une différence de pression de part et d’autre de la membrane.

    Il faut savoir que la pression osmotique varie selon la concentration du liquide.

    Étape C, Osmose inverse :

    Ici, on va appliquer une pression P > π, l’eau circulera en sens inverse c’est à dire de la droite vers la gauche et les sels présent dans la solution concentrée vont rester bloquer dans leur compartiment car ils sont trop gros pour passer a travers la membrane.

    2) Ses caractéristiques :

    L’osmose inverse est une méthode qui tend à se développer très largement dans le futur, car elle présente un intérêt en terme de coût d’énergie. Elle consomme 3 fois moins d’énergie que la distillation.

    En effet, pour traiter un mètre cube d’eau de mer on a besoin de 4 a 5 Kw/h (Kilo Walter)  avec l’osmose inverse contre 15Kw/h pour la distillation.

    De plus, grâce à des innovations, les consommations de l’osmose inverse tendront à baisser régulièrement dans le futur.

    Effectivement, des membranes plus fines (en graphène notamment) sont en cours de création, elles réduiraient considérablement la pression nécessaire à la désalinisation.

    Cette méthode permet aussi d’obtenir de plus grande quantité d’eau potable. A noter que l’usine d’Ashkelon en Israël produit 320 000 m3/jour.

    Enfin, la diminution en cours du coût des membranes et l’amélioration des rendements des pompes et moteurs sont d’autres points positifs valorisant l’osmose inverse.

    Pour finir l’osmose inverse gagne régulièrement des parts du marché et devient dominante, en 2020 il faut savoir que 70% de la majorité des usines construites seront fondés sur le principe de l’osmose inverse.

    Usine d’Ashkelon en Israël :

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    3) Fonctionnement de l’usine :

    Dans ces usines l’alimentation en eau peut se faire soit par prise directe (dans la mer, océan etc…)  soit par le biais de puits côtiers (eau souterraine). L’eau va subir des prétraitements qui ont pour objectif de donner à l’eau de mer les caractéristiques nécessaires au bon fonctionnement des membranes d’osmose inverse. Puis des pompes vont appliquer sur l’eau de mer une pression qui sera > à 65 bar qui va permettre ainsi de dessaler l’eau. En effet, il faut savoir que l’osmose inverse exerce une pression de 50 à 80 bars, la pression osmotique  de l’eau de mer étant d’environ 60 bars, environ 50 % de l’eau de mer peut donc être extraite, le sel se retrouve concentré dans les 50 % restants.

    Les principaux paramètres pris en compte par les systèmes des usines d’osmose inverse sont :

    • La salinité et la qualité de l’eau d’alimentation
    • Le taux de récupération
    • La température de l’eau
    • La pression de service
    • Les spécifications de qualité de l’eau produite

    Il faut savoir que la fiabilité de fonctionnement et la durée de vie des systèmes d’osmose inverse dépendent de la qualité du prétraitement mis en œuvre dans la filière globale.

    Schéma du fonctionnement d’une usine de dessalement et de son organisation utilisant la technique de l’osmose inverse :

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    La plupart des usines sont organisées selon le schéma suivant :

    1. Une unité de pompage: Elle pompe l’eau de mer ou des eaux souterraines qui peuvent présenter une salinité qui les rend impropres à la consommation.
    2. Une unité de décantation: constituée de grandes cuves permettant le dépôt des impuretés les plus denses.
    1. Une pompe de précharge: avec crépine, filtre
    1. Une unité de désalinisation: qui peut fonctionner selon 3 principes physiques différents : la distillation – l’osmose inverse – l’électrodialyse.
    1. Une unité de traitement des eaux usées: (généralement par floculation et filtration) avant rejet.

    LE PRÉTRAITEMENT :

    A) Objectif

    • Éviter le colmatage des modules par les matières en suspension (MES)
    • Donner à l’eau des caractéristiques qui soient compatibles avec la nature des membranes :Teneur en chlore, pH, température.

    Le prétraitement est indispensable, en effet il permet de conserver l’efficacité et la durée de vie d’une installation d’osmose inverse, un prétraitement de l’eau est donc nécessaire. Ce prétraitement permettra d’éviter ou de minimiser le bio encrassage, l’entartrage et l’obstruction des membranes.

     B) Paramètres

    • Caractéristiques physico-chimiques de l’eau à traiter : MES, turbidité, COT (carbone organique total), hydrocarbures, algues, composition chimique, pH
    • Condition de fonctionnement des membranes : taux de conversion, pression
    • Les types de membranes et des modules utilisés.

    C) Étapes

    • Clarification
    • Prévention de l’entartrage
    • Déchloration
    • Filtration sur cartouches

    Avant d’effectuer ces différentes étapes il faut d’abord éliminer les gros matériaux présent dans l’eau.

    Schéma du prétraitement de l’eau de mer :

    osmose

    https://tpestationdedessalement.wordpress.com/

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