Les procédés à membrane sont l’avenir du dessalement de l’eau de mer

                              L’accroissement de population et le développement économique du Moyen-Orient, les ennuis climatiques australiens, le peuplement de la Sun Belt américaine de la Floride à la Californie sont autant de causes pour exacerber la demande en eau potable ou faiblement minéralisée. Parmi les ressources possibles, le dessalement de l’eau de mer ou des eaux saumâtres est souvent la méthode de choix pour se procurer cette ressource indispensable à la vie et à l’activité économique.  Il est possible d’estimer la production quotidienne d’eau par dessalement à plus de 55 millions de mètres cubes dans près de 11000 unités dans le monde. La moitié des volumes produits le sont dans des unités de capacités inférieures à 90 m3 par jour. La plus grosse unité de production est localisée en Arabie Saoudite, c’est l’usine de Shuaibah, de 1,3 millions m3 par jour de capacité.

                Quels sont les procédés de dessalement utilisés?

                    Parmi les divers moyens de dessalement on peut distinguer trois grandes technologies, ceux qui font appel à l’évaporation: distillation simple ou à multiples effets (MED), flash  multi étagés (MSF), compression de vapeur (VC), ceux qui font appel à des membranes comme l’osmose inverse (RO) ou l’électrodyalise et ceux qui associent les deux moyens comme la distillation sur membrane.

                       Les progrès réalisés sur les membranes et les nano membranes associés à l’introduction de l’ultra filtration préalable, permettant de fiabiliser les opérations, apportent un avantage décisif en termes de consommation d’énergie aux technologies à membranes. Par exemple, une extension pour 2009 de 150000 m3 d’eau par jour, de l’usine saoudienne de Shuaibah , ainsi que la fourniture de 64000 m3 d’eau par jour à Palm Island (Dubaï), vont faire appel à l’osmose inverse.

                     De nouveaux progrès sur les membranes obtenus par introduction de nanoparticules dans une membrane classique de polyamide pour osmose inverse, technologie étudiée par des chercheurs californiens de l’UCLA, devraient permettre d’accroître la capacité traitement de ces membranes et de réduire encore l’énergie consommée par m3 d’eau. Ces nouveaux produits devraient être commercialisées dès 2009 par la start-up NanoH2O.

                                 Une autre voie d’avenir, la distillation sur membrane en cours de test à Singapour et aux Pays-Bas, est proposée par la Société Keppel Seghers. Elle met en oeuvre une membrane Memstill, développée par TNO, Organisation pour la Recherche Appliquée des Pays-Bas. Cette membrane assure le passage de la vapeur d’eau à partir d’une eau de mer chauffée à 90°C seulement.  Ce procédé particulièrement économique en énergie, qui permettrait de récupérer les derniers calories des procédés industriels ou de l’énergie solaire, présente un intérêt évident. Son succès repose sur la mise au point de membranes conservant leur hydrophobie dans le temps. Là encore, l’introduction de nanoparticules devrait permettre d’élaborer des films de nouvelles générations aux caractéristiques plus adaptées pour assurer cette fonction de permsélectivité à la vapeur d’eau. Actuellement une unité de 300m2 de membrane peut environ produire 10m3 d’eau, d’excellente qualité, par jour. L’objectif est de produire à grande échelle un m3 d’eau pour moins de 50 centimes.

Du point de vue consommation d’énergie on peut estimer la consommation actuelle autour de 2kWh par m3 d’eau soit une puissance mondiale quotidienne nécessaire de 4600 MW. La limite théorique inférieure est donnée par l’enthalpie de dissolution du NaCl qui est de 0.64 kWh/m3 pour une solution à 35g/litre. L’objectif est donc de réduire la consommation d’énergie de dessalement par au moins un facteur deux en utilisant les procédés à membrane pour des volumes mondiaux d’eau dessalée dépassant les 100 millions de m3 par jour.

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