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0 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre L’eau : de la mer au verre Patrice BACCHIN Enseignant Chercheur Procédés de Séparation et Membranes Université Paul Sabatier Laboratoire de génie Chimique 31 062 TOULOUSE Cedex 9 Tel : 05 61 55 81 63 Fax : 05 61 55 61 39 Email : bacchin@chimie.ups-tlse.fr Web : http://lgc.inp-toulouse.fr 1. Généralités 2. Ressources naturelles et demande en eau : les risques de pénurie 3. Composition naturelle de l’eau et pollution : les risques pour la santé 4. Des solutions techniques : • Le dessalement : pour accroître l’offre • La potabilisation : vers une meilleure qualité 5. Les métiers 1 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre L’eau c’est la vie … …mais ça peut aussi être la mort. • Les organismes vivants sont composés d’eau : • 60 à 70 % pour les êtres humains • 80 à 90 % pour les végétaux • Sans eau, l’homme ne peut survivre au delà de quelques jours. Beaucoup de maladies sont dues à une mauvaise qualité d’eau. • Il en est de même pour les animaux et les plantes qui, en fonction de leur résistance particulière, réagissent différemment au manque d’eau. UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Généralités Référence 1) 2 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre ________Le Monde / dimanche 23 lundi 24 mars 1997_______ L’eau pourrait constituer le « choc pétrolier » du XXIème siècle ________Le Monde / vendredi 17 mars 2000_______ La planète est menacée par de graves pénuries d’eau au XXIème siècle … Si les gouvernements n’améliorent pas l’exploitation des ressources actuelles pour alimenter une population mondiale qui va augmenter de 2 milliards en 25 ans, des catastrophes sont inévitables. Tel est le constat dressé par les experts du Forum qui s’ouvre vendredi 17 mars 2000 à La Haye ... L’eau potable … … une source (!) de conflit. Généralités 3 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Ressources naturelles et demande en eau : risque de pénurie 4 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre OCEANS, MERS 1350.10 6 km 3 97,4 % GLACIERS 27,5.10 6 km 3 2 % EAUX SOUTERRAINES LACS, RIVIERES 8,3.10 6 km 3 0,6 % EAUX SALINES EAUX DOUCES QUANTITE TOTALE DE STOCK D'EAU SUR LA PLANÈTE = 1400.106 km3 Bilan hydrique D’après A. Maurel 2006 5 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Bilan hydrique Eau de ruissellement renouvelable: 110.000 – 70.000 = 430.000 – 390.000 = 40.000 km3/an D’après A. Maurel 2006 6 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Eaux renouvelables = Pr – Ev (Pr = précipitations Ev = évaporation) = 110.000 – 70.000 = 40.000 km3/an Disponibilité =m3 disponibles et renouvelables / (an. Habitants) (1) estimations Population m3/an/hab. m3/jour/hab. 1950 2,5.109 16.000 44 2000 6,0 6.700 18 2025 8,0(1) 5.000 14 2050 9,0(1) 4.500 12 Disponibilité de l’eau D’après A. Maurel 2006 7 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre 60 % des ressources en eau naturelle du monde (40.000 km3/an) dans neuf pays : Brésil, Russie, Chine, Canada, Indonésie, États- Unis, Inde, Colombie, Zaïre. Des disponibilités hétérogènes (en m3/habitant/an) : Brésil États-Unis France Mexique Chine Maroc Algérie 2000 40.000 10.000 3.000 2.600 1.860 860 420 2025 30.000 8.000 2.700 1.810 1.520 540 270 (Des inégalités peuvent exister au niveau d’un pays. En Algérie, par exemple, 75 % de ressources renouvelables sont concentrées sur 6 % du territoire). Disponibilité de l’eau (2) D’après A. Maurel 2006 8 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre • USAGES DOMESTIQUES - Besoins individuels - Besoins de la collectivité • USAGES INDUSTRIELS - Eau de refroidissement - Eau de process • USAGES AGRICOLES Demande en eau 9 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Total % km3/a Domestique Industrie Agriculture MONDE 3.462 8 22 70 AFRIQUE DU NORD 172 7 4 89 PROCHE ET MOYEN ORIENT EUROPE 260 17 47 36 AMERIQUE DU NORD 510 12 49 39 (USA =+ CANADA) ASIE CENTRALE 310 6 10 84 ET OCCIDENTALE CHINE 515 7 7 86 JAPON 140 18 29 53 Demande en eau (2) D’après A. Maurel 2006 10 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Demande en eau (3) D’après J. Mayet 1994 11 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre L’eau virtuelle associe à des biens de consommation ou intermédiaires la quantité d’eau nécessaire à leur fabrication. L’intérêt du concept d’eau virtuelle est de montrer l’importance en terme quantitatif de l’eau : -Besoins physiologiques 4 litres/jour/personne -Besoins domestiques 40 à 400 litres/jour/personne -Besoins alimentaires 2.000 et 4.000 litres/jour/personne « Consommer un kilogramme de blé, c’est aussi, dans les faits, consommer le millier de litres d’eau qu’il a fallu pour faire pousser cette céréale. Manger un kilogramme de bœuf, c’est aussi consommer les 13 000 litres d’eau qui ont été nécessaires pour produire cette quantité de viande » Daniel Zimmer, directeur du Conseil mondial de l’eau, Forum mondial de l’eau de 2003 à Kyōto Eau virtuelle 12 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre EAU VIRTUELLE DE QUELQUES PRODUITS ALIMENTAIRES blé riz maïs pomme de terre betterave à sucre noix arachide tomate orange banane datte bœuf porc volaille œufs lait 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 m 3 d'eau virtuelle/kg produit final Eau virtuelle et agriculture 13 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Industrie eau virtuelle en m3 Raffinage d’1 tonne de pétrole 10 Distillation d’1 tonne d’alcool 100 Fabrication d’1 tonne pâte à papier 250 Fabrication d’1 tonne d’acier 270 Fabrication d’1 tonne de fibres synthétiques 5.000 D’après J. DELÉAGE 1999 Eau virtuelle et industrie 14 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Brésil États-Unis France Mexique Chine Maroc Algérie 2000 40.000 10.000 3.000 2.600 1.860 860 420 2025 30.000 8.000 2.700 1.810 1.520 540 270 SEUIL DE PAUVRETÉ OU DE TENSION Ressources par habitant ≤1000 m3/an (tous usages confondus) Indice d’exploitation > 50 % (*) SEUIL DE PÉNURIE Ressources par habitant ≤500 m3/an Indice d’exploitation ≥100 % (*) (*) indice d’exploitation = quantités d’eau prélevées ressources disponibles Risque de pénurie D’après A. Maurel 2006 15 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre 0 5000 10000 15000 20000 1950 2000 2025 Ressources en eaux renouvelables m3/an/habitant Monde Afrique Asie Grand Moyen Orient Des régions entières vont atteindre le seuil de tension Risque de pénurie (2) D’après A. Maurel 2006 16 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Composition naturelle de l’eau et pollution : risque pour la santé 17 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Composition de l’eau 0.3 nm Sous produit du traitement Sels minéraux Matière organique naturelle Sable Pesticides Nitrates Médicaments Métaux lourds Virus 0,001 0,1 0,01 10 1 100 1000 Masse molaire 20 000 500 000 200 Taille (μm) Ions Colloïdes Molécules Particules Bactéries Argiles Etat naturel Coagulant Trihalométhanes Pollution H O O 18 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre 1 –DU A DES PROBLÈMES DE POLLUTION - Rejets d’eaux usées domestiques ou industrielles non traitées : Microorganismes (bactéries, virus) Métaux lourds (traitements de surface) Médicaments (antibiotiques, oestrogènes, …) - Pollution des sols par l’agriculture ou l’industrie Nitrates Métaux lourds Pesticides (atrazine) 2 –DU A DES PHÉNOMÈNES NATURELS Nitrates au Maroc Fluor dans le sud algérien Arsenic au Bengladesh 3- DU A DES SOUS PRODUIT DE TRAITEMENT Trihalométhane résultant de l’action du chlore sur la MON Coagulant introduit pour accroître la taille des espèces Diminution des ressources disponibles Problème de qualité D’après A. Maurel 2006 Risques pour La santé 19 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre Effet sur la santé Effet sur la santé Concentration D’après G. Vettorazzi (1990) Eléments Essentiels Na, K, Ca, Mg Carence Excès de Na : Maladie cardiovasculaire Cancérigènes Non cancérigènes Substances Toxiques Pb, Cd, Al 20 UPS - L1 - MBQ – P. Bacchin L’eau : de la mer au verre A/ Paramètres organoleptiques couleur, turbidité, odeur, saveur B/ Paramètres physiologiques température, pH, conductivité, chlorures, résidu sec C/ Substances indésirables nitrates, nitrites, .. COT, .. Fer, Mn, Cu D/ Substances toxiques arsenic, cadmium, chrome, mercure, plomb 200 μg/l pour le uploads/Geographie/ univ-toulouse-eau-de-la-mer-au-verre-pdf.pdf