Je découvre

Décryptages

Comment ça marche : le dessalement de l’eau de mer

Moins de 1 % de l’eau potable consommée dans le monde provient du dessalement de l'eau de mer ou d’eaux saumâtres. Celui-ci est assuré en 2018 par plus de 20 000 stations, essentiellement dans le Golfe, aux États-Unis, en Chine et en Israël. Née dès 1965, cette méthode connait depuis 2000 un fort développement, qui est lié étroitement aux problématiques de l’énergie.

La salle de micro-filtrage de l’usine de Palma de Majorque ©JAIME REINA - AFP

Le dessalement1 permet d’obtenir de l’eau douce à partir de l’eau des océans (qui ont de 30 à 44 g de sel par litre) ou de l’eau saumâtre des estuaires, moins salée. C’est une réserve inépuisable (près de 98 % de l’eau disponible sur la planète) mais dont le traitement coûte cher et consomme beaucoup d’énergie, plus que le traitement des eaux usées, des eaux de surface terrestres ou des eaux des nappes phréatiques.

Trois méthodes principales existent et sont quelquefois combinées dans les stations de dessalement de l’eau de mer.
 

  • La distillation thermique

C’est la plus ancienne et la plus simple. L’eau de mer, prélevée au large, est tamisée pour retirer ses plus grosses impuretés. Puis elle est chauffée jusqu’à évaporation dans des cuves où les sels se déposent. L’eau évaporée passe ensuite dans une cuve de condensation où elle revient sous une forme liquide, totalement déminéralisée.
 

  • L’osmose inverse

1% : la part de l’eau potable consommée dans le monde qui provient du dessalement de l’eau de mer.


L’eau est filtrée soigneusement, via des couches de sable et de charbon, pour être débarrassée des micro-algues et des particules en suspension, de façon à ce qu’il ne reste que les sels. Elle est ensuite projetée sous forte pression (50 à 80 bars) à travers des membranes semi-perméables très fines, dont les pores font un millionième de millimètre. Ces membranes piègent le sel et ne laissent passer que les molécules d’eau. On parle d’osmose inverse2. Ces membranes sont incluses dans des cylindres disposés les uns à côté des autres. La plus grande usine du monde, en Israël, comporte près de 50 000 membranes et produit 600 000 m3 par jour. Deux litres d’eau salée donnent un litre d’eau douce et un litre de saumure dont la concentration en sel est 2 ou 3 fois plus forte.  Cette saumure est rejetée en mer. Dans les deux cas, il faut rajouter des sels minéraux (calcium, magnésium, potassium, etc) à l’eau obtenue pour la rendre propre à la consommation.
 

  • L’électrodialyse

Elle assure le passage à travers les membranes sous l’effet d’un champ électrique. Elle consomme peu d’énergie mais s’applique seulement aux eaux dont la salinité est faible.

Quel coût énergétique pour la désalinisation de l’eau de mer ?

L’eau de mer peut être dessalée, soit en la vaporisant, soit en la projetant à travers une membrane ultrafine qui retient le sel.

La distillation thermique est très gourmande en énergie : de 15 à 20 kWh par m3, contre 2 à 4 kWh pour la technique plus récente par osmose inverse.

C’est pourquoi la distillation s’est d’abord imposée dans les pays où l’énergie est abondante et bon marché, notamment dans les pays du Golfe, riches en pétrolePétrole non raffiné. et en gaz. La nécessité de disposer de grandes quantités de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... pour porter l’eau de mer à ébullition a conduit à installer les stations de dessalement près de centrales thermiques. La chaleur « fatale », c’est-à-dire perdue dans la production de l’électricité, peut être récupérée dans la station de dessalement.

Le traitement d’eau par osmose inverse réclame de l’électricité, pour faire fonctionner les pompes qui apportent l’eau de mer et les compresseurs qui la projettent sur les membranes. L’essor de l’électricité renouvelable a ouvert de nouvelles perspectives et des unités de dessalement sont aujourd’hui couplées à des parcs solaires.


Quel prix pour le litre d’eau ?

Un facteur essentiel pour l’avenir du dessalement est le prix du litre d’eau douce à l’arrivée. Une très grande installation utilisant l’osmose inverse, qui traite plusieurs centaines de milliers de m3 par jour, permet de baisser le prix entre 0,4 et 0,8 euros par m3 d’eau potable. Mais de telles usines de désalinisation nécessitent de lourds investissements et l’eau produite reste encore près de deux fois plus chère qu’un traitement classique d’épuration d’eau d’une rivière ou d’un lac. Des installations beaucoup plus petites sont possibles mais alors le prix augmente. Le Jülich Solar Institute, en Allemagne, travaille sur des unités de dessalement utilisant la chaleur du soleil et destinées à des villages isolés de régions arides3. 

Avec une production de 10 m3 par jour, l’eau revient à 20 euros par m3 (0,2 centime par litre), soit près d’un euro par jour pour une famille de huit personnes. C’est une dépense qui est encore beaucoup trop élevée pour les populations de telles régions.
 

(1) On emploie aussi le mot désalinisation (avec un s) ou dessalage. En anglais, desalination.

(2) En effet, dans l’osmose classique, une membrane qui sépare de l’eau douce et de l’eau salée permet le passage de l’eau vers la partie la plus salée pour assurer un rééquilibrage. Dans le cas du dessalement, il faut « forcer » le passage dans l’autre sens, donc en exerçant une pression.

(3) Voir article de Deutsche Welle https://www.dw.com/en/making-seawater-into-drinking-water-with-the-help-of-the-sun/a-39924334