Le rendez-vous de l'innovation #52

Désalinisation de l’eau… la mer à boire ?

On estime aujourd’hui que plus que quart de la population mondiale est en situation de stress hydrique sévère. Alors que la planète subit de plein fouet des phases climatiques extrêmes, la question de la disponibilité de l’eau commerce à se poser même dans des régions qui étaient jusque-là épargnées. Au-delà des solutions existantes de stockage et de traitement des eaux usées, la désalinisation de l’eau de mer représentera un des défis techniques les plus importants de ce siècle.

• Pourquoi désaliniser l’eau de mer ?

Avec les épisodes de sècheresse beaucoup plus long et beaucoup plus intenses, la consommation exponentielle de l’eau dans les différents secteurs industriels et agricoles, la question de la disponibilité de l’eau de consommation devient très critique et les solutions existantes permettant se stocker ou réutiliser l’eau deviennent insuffisantes.

Il convient de rappeler que seul 3% de l’eau présente sur terre est considérée comme eau douce. 75% de cette eau sont inexploitables (sources gelées, sources souterraines très profondes.) et 1% uniquement du volume d’eau est donc utilisable (nappes sous terraines, eaux superficielles) comme eau de consommation.

L’eau de mer quant à elle représente 97% du volume d’eau sur terre ce qui en fait une source intarissable et sa désalinisation s’impose donc aujourd’hui comme une solution presque vitale.

• Quelles techniques sont utilisées ?

La désalinisation d’eau de mer a été mise en place à l’échelle industrielle dans les années 50. Depuis, plusieurs techniques ont été développées. L’osmose inverse est l’une des techniques dites membranaires les plus utilisées et représente à elle seule 50% du volume d’eau produit. Le principe consiste à appliquer une pression supérieure à la pression osmotique1 sur l’eau de mer et de la faire passer par une membrane semi-perméable laissant passer l’eau partiellement désalinisée. Cette technique nécessite cependant un pré-traitement efficace pour éliminer les micro-organismes et les impuretés présentes.

Une autre technique se base sur un principe vieux comme le monde est la distillation qui consiste à vaporiser l’eau et récupérer une eau déminéralisée. Pour qu’elle soit efficace et atteindre un bon rendement, cette technique peut être répétée.

L’électrodialyse est une autre technique adaptée au traitement des eaux faiblement salées qui se base sur un principe électrochimique permettant de faire migrer les ions Cl- et Na+ composant le sel (Chlorure de Sodium NaCl) vers des électrodes après passage par des membranes sélectives. La solution restante est ainsi déminéralisée.

• Une facture salée

Bien qu’elles soient largement utilisées, ces techniques sont très énergivores et restent limitées à une utilisation dans des pays riches ou des régions à fort potentiel de production énergétique. L’utilisation d’énergies renouvelables permet de baisser la facture mais n’est pas suffisante. Des solutions de récupération des énergies thermiques mises en jeu comme dans la distillation ont permis d’améliorer le rendement mais les installations sont très complexes et rédhibitoires en termes de mise en place et de maintenance. Le coût énergétique des solutions se situe actuellement entre 2.5 et 5kWh/m3.

• Des progrès à faire…

Sur un plan énergétique, les recherches actuelles se focalisent sur des techniques plus économiques comme la désalinisation capacitive qui permet de récupérer l’énergie lors de la désorption des ions capturés dans des électrodes poreux pour réaliser une nouvelle étape de désalinisation à la manière d’un supercondensateur. D’autres pistes, à un stade moins avancé sont investiguées comme les hydrogels, l’extraction par solvants ou les hydrates de gaz mais leur mise en pratique à des échelles industrielles restent inenvisageable à moyen terme. Sur un plan écologique, les effets de la désalinisation de l’eau peuvent être néfastes sur la faune sous-marine à cause des saumures (eaux hautement concentrées en sel et autres produits chimiques) rejetées par les usines de désalinisation ce qui impose d’orienter aussi les efforts de recherches sur des moyens de bio-désalinisation recourant à certaines plantes ou bactéries.

L’accès à l’eau considéré comme un droit fondamental dans beaucoup de pays, est déjà menacé et devient une source de conflits géopolitiques dans plusieurs régions du monde. Le caractère vital de ce problème, incite tout le monde trouver des solutions fiables permettant d’économiser cette ressource avant d’envisager sa production.