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1. INTRODUCTION : Le dessalement de l'eau de mer et des eaux saumâtres est une

1. INTRODUCTION : Le dessalement de l'eau de mer et des eaux saumâtres est une alternative intéressante pour la production d'eau potable, d'eau pour l'industrie ou d'eau pour l'agriculture. Initialement réservé aux pays riches, tels que l'Arabie Saoudite, les Emirats Arabes unis ou le Bahreïn qui produisent de l'eau potable à partir de l'eau de mer, le dessalement est de plus en plus largement utilisé (ou projeté) dans le monde grâce à une forte réduction des coûts. L'importante réduction des coûts est liée à l'évolution des technologies au cours des trois dernières décennies, ainsi qu'à l'augmentation des capacités de traitement des installations. Le prix de revient du mètre cube d'eau potable à partir d'eau de mer est ainsi passé d'environ 6 euros il y a une vingtaine d'années à environ 1 euro aujourd'hui. Quels que soient les usages, les techniques de dessalement sont actuellement capables de fournir une eau répondant exactement aux critères requis pour leur utilisation : eau potable (eau bactériologiquement irréprochable et légèrement minéralisée), industrie et agriculture (eau peu chargée en sel et en microorganismes) (Crié, 2000). L'annexe 1 détaille la qualité de ces différentes eaux. 2. TECHNIQUES DE DESSALEMENT : Les procédés de dessalement peuvent être regroupés en deux grandes familles (Figure 1) : > Procédés de distillation (ou d'évaporation), > Procédés membranaires. figure 01 : Schéma des différents procédés de dessalement. 3. La distillation : La distillation est la technique de dessalement de l'eau de mer la plus ancienne. Elle s'appuie sur les propriétés d'évaporation-condensation de l'eau : le chauffage de la solution à purifier permet la vaporisation de l'eau et sa récupération par condensation. Elle conduit a la production d'une eau pure et d'une solution concentrée, le concentrat. Ce procédé thermique est un grand consommateur d'énergie. En effet, la vaporisation d'un volume d'eau salée exige une quantité de chaleur importante pour augmenter la température jusqu'à ébullition puis pour vaporiser l'eau. L'apport de chaleur nécessaire dépend en fait des conditions de température et de pression : à une pression inférieure a la pression atmosphérique, la quantité de chaleur à fournir est moindre car la température d'ébullition de l'eau est plus basse. L'ajustement des conditions de pression et de température, les principes de la distillation en série et de la récupération d'énergie calorifique ont été utilisés pour optimiser le procédé de distillation simple, qui pâtit en outre de rendements faibles (Buros, 1990). L'optimisation de la consommation énergétique et du rendement, nécessaire pour assurer un intérêt économique à la distillation, a conduit aux techniques actuelles. Les plus utilisées sont : - La distillation multi-flash (MSF), - La distillation à multiples effets (MED), - La compression mécanique de vapeur (VC). figure 02 : Techniques de dessalement s'appuyant sur la distillation 4. Les procédés membranaires : Les procédés membranaires mettent en jeu des barrières (appelées membranes) qui permettent de retenir les composants présents en phase aqueuse, sans changement de phase de l'eau. La force de transfert est, soit un gradient de pression (cas de l'osmose inverse et de ia nanofiltration), soit un gradient de potentiel (cas de I ‘électrodialyse). Ils consomment donc de l'énergie hydraulique. Les principales techniques de séparation par membrane sont présentées dans le Tableau 2. Figure 04 : Techniques de dessalement s'appuyant sur une séparation par MEMBRANE 5. Problèmes techniques rencontrés en dessalement : Les problèmes rencontrés dans les différents procédés de dessalement sont principalement liés à l'utilisation de solutions salines concentrées ou à la production d'eaux agressives (excès de gaz carbonique par rapport à l'équilibre). Ce sont la corrosion, l'entartrage et le colmatage.  La corrosion : La corrosion des matériaux par l'eau de mer (ou des solutions salines concentrées) est un phénomène important qui conditionne la durée de vie des installations, donc leur coût. Elle dépend d'un certain nombre de facteurs, comme : -la teneur élevée en chlorures la teneur en oxygène dissous la présence de H2S. -la présence de particules solides, de bactéries, d'organismes marins (algues). -la conductivité. Cette dernière, très élevée en eau de mer, peut conduire à des effets galvaniques si les matériaux ne sont pas judicieusement choisis. L'utilisation dans le circuit haute pression d'osmose inverse d'aciers austénitiques ou ferriques voire de titane (coût élevé) est recommandé malgré des surcoûts importants. II en est de même pour les évaporateurs dans lesquels circulent de l'eau de mer à haute température. La production d'eaux trop agressives par distillation ou par osmose inverse implique une remise à l'équilibre de ces eaux avant l’injection dans les réseaux d'eau potable et parfois une reminéralisation lorsque la teneur en sels dissous est insuffisante. Dans le premier cas une simple neutralisation peut être suffisante par exemple à la chaux ou la soude, mais dans le second l'ajout de chaux doit être combiné à celui de gaz carbonique.  L'entartrage : L'entartrage correspond à la formation d'un dépôt de sels minéraux. C'est un phénomène qui se produit sur les surfaces d'échanges aussi bien thermiques que membranaires qui sont des zones de concentration ionique élevée. L'entartrage est lié à la formation de solides amorphes ou cristallisés qui est fonction de la température (diminution de la solubilité quand la température augmente) et de la composition de l'eau. La formation de tartre doit être évitée pour maintenir un fonctionnement correct des installations. Une première solution consiste à jouer sur le procédé même : apport d'énergie calorifique supplémentaire dans le cas des procédés de distillation, application d'une pression supérieure dans celui des procédés membranaires. Une deuxième solution consiste à prétraiter l'eau par : > l'ajout d'acide qui induit une décarbonatation du milieu par dégazage du gaz carbonique formé à partir des hydrogénocarbonates. > l'ajout de chaux et de germes de cristallisation qui favorise la précipitation du carbonate de calcium. > l'emploi d'inhibiteurs d'entartrage : polyphosphate, organophosphate, polymères poly carboxyliques. Le traitement va dépendre de la nature de la ou des espèces susceptibles de provoquer l'entartrage et du procédé de dessalement utilisé. Quelle que soit la solution adoptée, elle augmente le coût du dessalement.  Le colmatage : Les eaux brutes naturelles peuvent également contenir des substances organiques, des microorganismes. En osmose inverse ces organismes qui sont retenus par les membranes peuvent les encrasser et trouver des conditions favorables à leur développement. Elles forment alors un biofilm qui peut conduire au colmatage des membranes. Ce phénomène a des conséquences directes sur la capacité de production des installations et le coût du process. Comme pour les autres problèmes il est possible de réduire le colmatage par un prétraitement adéquat : dans certains cas une étape de coagulation-floculation suivie d’une filtration sera indispensable. 6. Qualité de l'eau produite :  Par distillation : L'eau obtenue par distillation est très peu minéralisée, la teneur en sels dissous est généralement comprise entre 5 et 30 mgll. Elle n'esi donc pas conforme aux normes de potabilité et il esi nécessaire de la reminéraliser aux environs de 300 mg/l. Cet apport peut être réalisé en faisant des mélanges d'eaux, eau distillée - eaux saumâtres par exemple ce qui permet d'une part de diminuer les coûts de dessalement par augmentation de la production et d'autre part de valoriser les eaux saumâtres existantes.  Par les procédés a membranes : - Electrodialyse : Par électrodialyse, on produit relativement facilement une eau ayant une teneur en sel de l'ordre de 300 - 400 mgll. Ce procédé convient donc principalement pour les usages domestiques. - Osmose inverse : La salinité de l'eau produite par osmose inverse dépend principalement de la sélectivité de la membrane. Dans le cas de l'eau de mer on utilise en général des membranes ayant une sélectivité de l'ordre de 99 % ce qui permet d'obtenir une eau aux environs de 400 mg/l à partir d'une eau de mer à 40 gll. Dans le cas des eaux saumâtres la sélectivité des membranes utilisées est plutôt d'environ 90 %. On obtient ainsi une eau de salinité comprise entre 100 et 500 mgll lorsque la salinité de l'eau saumâtre varie entre 1 et 5 g/l (Maurel, 2001). Toutefois elles sont souvent agressives et doivent être remises à l'équilibre (neutralisation). 7. Tendances, évolution des techniques : Comme le montre la figure qui présente le pourcentage d'utilisation de chacune des principales techniques de dessalement dans le monde en 2002, les techniques les plus utilisées sont la distillation multi-flash et l'osmose inverse. Figure 05 : Les techniques de dessalement dans le monde. Le développement du marché du dessalement a toujours été lié à l'abaissement du prix de revient de I ‘eau qui dépend pour une bonne part de la consommation énergétique du procédé. De fait, l'évolution des techniques a toujours été guidée par l'objectif "Abaisser la consommation énergétique". C'est pourquoi les unités de distillation fonctionnent sur le principe de la cogénération : la vapeur fait aussi tourner des centrales électriques ce qui réduit le coût de production. Toutefois, pour des questions de coût de transport d'énergie, il convient d'utiliser cette énergie électrique dans des complexes industriels ou des agglomérations situés à proximité. En ce qui concerne l'osmose inverse, la récupération d'énergie s'effectue en sortie du module membranaire, uploads/Industriel/ tp-dessalement-eaux.pdf