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Procédés de dessalement en cours de développement Réalisé Par: IMOUDROG Ali HIK

Procédés de dessalement en cours de développement Réalisé Par: IMOUDROG Ali HIKMAT Mohammed EL HAOUSSI Mostapha Encadré par: Pr. SEMLALI SOMMAIRE Introduction .................................................................................................................................................. 2 Généralités .................................................................................................................................................... 2 Répartition de l’eau douce sur la planète: ................................................................................................ 2 L'eau sous différentes formes ............................................................................................................... 2 Répartition de l'utilisation de l'eau : ..................................................................................................... 3 Répartition inégale de l'eau dans le monde ......................................................................................... 3 Le Dessalement: ........................................................................................................................................ 4 Demande en dessalement ........................................................................................................................ 4 Les techniques actuelles de dessalement ..................................................................................................... 5 La distillation ............................................................................................................................................. 5 L’électrodialyse ......................................................................................................................................... 5 L’osmose inverse ....................................................................................................................................... 6 Les techniques en cours de développement ................................................................................................ 6 Une puce électronique pour dessaler l’eau de mer :................................................................................ 6 L’électrodialyse De Choc: .......................................................................................................................... 8 Dessalement par nano filtration : Graphene ............................................................................................ 9 Le Graphène : ...................................................................................................................................... 10 Avantages ............................................................................................................................................ 12 Problèmes ........................................................................................................................................... 12 Conclusion ................................................................................................................................................... 12 Bibliographie ............................................................................................................................................... 14 Introduction L’eau douce est une matière essentielle dans notre vie quotidienne. Bien que la surface de la Terre soit constituée de 70% d'eau, elle est très abondante à la surface du globe car l’eau douce ne représente que 2,5 % du volume total d’eau sur la planète. Et sa disponibilité dans le monde diminue sous l’effet de la croissance démographique et du changement climatique. Face à une répartition inégale de l'eau potable sur la planète, une demande de plus en plus forte pour le dessalement de l'eau de mer a été recensée ces dernières années. Le développement démographique, la haute concentration de la population mondiale dans une même zone où l'activité humaine s'accroît, et les progrès techniques qui ont menés à une réduction des coûts D’investissement, sont autant de facteurs qui ont contribué à cette hausse de la demande. Généralités Répartition de l’eau douce sur la planète: L'eau sous différentes formes L'eau couvre environ 70% de la planète, c'est-à-dire environ 1.4 milliards de km³.Dans toute cette eau, 97.2% est de l'eau salée et seulement 2.8% est de l'eau douce. Les 2.8 % d'eau douce se répartissent de la façon suivante : 2.15% de glace polaire 0.63% d'eaux souterraines 0.02% d'eaux de surface (lacs, fleuves, rivières…) 0.001% d'eau atmosphérique Répartition de l'utilisation de l'eau : Utilisation des prélèvements mondiaux en eau : Agriculture : 70 % Industries : 22 % Consommation domestique : 8% L'agriculture consomme énormément d'eau. Au cours du 20ème siècle, l'irrigation a été multipliée par 5. Depuis 1960, les agriculteurs ont augmenté de 60 % le prélèvement d'eau pour leurs terres. L'irrigation est nécessaire pour avoir de bons rendements dans l'agriculture et pour pouvoir ainsi nourrir la population. Elle est évidemment plus importante dans les pays arides ou semi-arides où les précipitations sont peu abondantes. Ainsi, la plupart des pays en voie de développement utilisent 90 % de leur eau douce pour irriguer leurs terres alors que les pays industrialisés n'en utilisent que 40 %. De plus, ces pays en voie de développement subissent souvent une forte croissance démographique, ce qui entraîne une augmentation des cultures et donc de l'eau utilisée pour irriguer ces cultures. A titre d'exemple, l'Asie à elle seule monopolise plus des 2/3 des terres irriguées, car la culture du riz a été intensifiée pour faire face à l'augmentation de population. Répartition inégale de l'eau dans le monde L'eau est très inégalement répartie sur notre planète. Actuellement, 1.1 milliards de personnes n'ont toujours pas accès à l'eau salubre et un tiers de la population mondiale est privée d'eau potable, c'est-à-dire celle que l'on peut consommer. Neuf pays détiennent 60 % des ressources naturelles renouvelables d'eau douce du monde : le Canada, la Colombie, le Pérou, le Brésil, la Russie, les Etats-Unis, l'Indonésie et l'Inde. Environ 80 pays, c'est-à-dire 40 % de la population souffrent de pénurie d'eau. Parmi eux, certains pays n'ont quasi pas de ressources en eau : le Koweït, Bahreïn, Malte, Gaza, les Emirats Arabes Unis, Singapour, la Jordanie, la Lybie Le Dessalement: Le dessalement peut être effectuée selon plusieurs principes physiques: la distillation qui repose sur un changement de phase eau-vapeur, une séparation sel-eau faisant appel à des membranes semi-perméables où le moteur est soit la pression (osmose inverse), soit un champ électrique (électrodialyse). Demande en dessalement . Trois facteurs principaux expliquent la demande de plus en plus forte pour le dessalement d'eau de mer constatée ces 15 dernières années :  le développement démographique et son amplificateur : une migration des populations rurales vers les villes et principalement vers les villes les plus grandes ;  le fait que plus du tiers de la population mondiale et plus de la moitié des mégalopoles (ville de plus de 5 millions d'habitants) soient concentrés dans une bande côtière de 150 km de profondeur où s'exerce donc une demande rapidement croissante de tous les secteurs de l'activité humaine : eau domestique, industrielle, touristique, agricole... Alors que les fleuves qui l'abreuvent y arrivent de plus en plus pollués et ayant déjà subi des prélèvements (surtout pour l'irrigation agricole) de plus en plus importants ;  par ailleurs, les progrès techniques des deux technologies utilisées en dessalement d'eau de mer se sont traduits par une réduction des coûts d'investissement (taille croissante des unités construites, amélioration des membranes utilisées en osmose inverse (cf. perméabilité et passage de sel)...) et surtout des coûts de fonctionnement réduits en particulier pour le procédé d'osmose inverse dont la demande en énergie spécifique (kWh/m3 d'eau produite) a décru de 40 % en 15 ans... Tout cela concourant à rendre l'offre plus attrayante. Les techniques actuelles de dessalement La distillation C’est le premier procédé qui a été employé. On chauffe de l’eau, et la condensation par refroidissement de la phase vapeur qui ne contient plus de sel produit de l’eau douce. Une technique, couteuse en énergie. le système multi flash et la distillation multi-étages (100kwh/m3) L’électrodialyse L’eau s’écoule dans un réacteur soumis aux forces d’un champ électrique. Les ions de sel sont accélérés parallèlement au champ électrique et sont capturés par des membranes placées entre deux électrodes. L’eau purifiée ne contient presque plus d’impuretés. Mais la nécessité du passage de l’eau au travers de membranes les filtres finissent par se colmater, ce qui limite la capacité du système et la période durant laquelle il peut fonctionner sans interruption. L’osmose inverse (OI) est née de la réversibilité de l’osmose naturelle. C’est le transfert de solvant à travers une membrane semi-perméable sous l’action d’un gradient de concentration. Cette technique est un système éprouvé ayant montré sa fiabilité avec un cout énergétique moyen ≈ 4-5 kWh/m3, Les inconvénients: le cout des membranes qui se dégradent et les pertes en eau, Les techniques en cours de développement Une puce électronique pour dessaler l’eau de mer : L’accès à l’eau potable reste un problème majeur: un tiers de la population mondiale vit dans des régions victimes de stress hydrique selon l’Onu, qui prévoit un doublement de ce chiffre d’ici 2025. D’où des millions de morts attribuées chaque année à des problèmes d’accès à de l’eau douce consommable. Les populations les plus pauvres, lorsqu’elles disposent d’eau de mer en abondance, n’ont pas les moyens financiers nécessaires pour la dessaler. D’où l’intérêt d’une nouvelle technologie développée par l’université du Texas, à Austin, et l’université de Marburg, en Allemagne, en collaboration avec une Start-Up, Okeanos Technologies, en charge du développement commercial. L’originalité de la solution réside dans son caractère chimique et son action au niveau des atomes via une puce électronique. La technique, baptisée désalinisation d’eau de mer par électrochimie, est décrite dans un article paru dans le journal Angewandte Chemie. Elle présente des avantages très importants: grande simplicité et très faible consommation d’énergie. Le système peut prendre différentes dimensions, depuis l’installation portable individuelle jusqu’à, potentiellement, l’unité de production de grandes quantités d’eau potable. Le procédé fait passer l’eau salée dans des micro-canaux de 22 microns de large. Chaque canal se sépare en deux. Au point de séparation, une électrode bipolaire applique une différence de potentiel de 3 Volts au canal principal. Cette tension oxyde certains des ions chlorure chargés négativement. La baisse du nombre de ces derniers engendre un gradient de champ magnétique qui oriente les ions chargés positivement vers la dérivation. Pour conserver l’électro-neutralité de l’ensemble, imposée par les lois de la physique, les ions négatifs (anions) suivent les ions positifs dans la dérivation. Dans le canal principal coule alors une eau partiellement dessalée. La quantité d’énergie nécessaire est si faible que le système peut fonctionner avec des piles du commerce. On imagine qu’il pourrait être alimenté par des panneaux photovoltaïques. Avant de se réjouir, il faudra que les chercheurs améliorent sensiblement leur procédé. Pour l’instant, le taux de désalinisation obtenu ne dépasse pas les 25%. Or, il faut atteindre 99% pour que l’eau devienne potable. Richard Crooks, de l’université du Texas, et Ulrich Tallarek, de l’université de Marburg, se déclarent néanmoins confiants. Même si, en plus de l’efficacité du procédé, il leur faut démontrer son aptitude à traiter de grande quantité d’eau. Malgré ces étapes critiques, il est remarquable qu’un nouveau procédé de désalinisation apparaisse. On peut en effet s’étonner que les innovations soient si rares dans un domaine aussi vital pour le tiers uploads/Geographie/ dessa-lement.pdf