Alors que les ressources en eau douce deviennent de plus en plus rares dans le monde entier, le dessalement est apparu comme une solution essentielle pour la sécurité de l'eau. Parmi les technologies disponibles, l'osmose inverse (OI) et le dessalement thermique sont devenus les deux approches dominantes, chacune ayant des avantages et des applications distincts.

L'osmose inverse fonctionne en forçant l'eau de mer à travers des membranes semi-perméables sous haute pression, ce qui permet aux molécules d'eau de passer tout en bloquant les sels, les minéraux et autres impuretés. Les systèmes d'OI modernes comme NIROBOX™ ont considérablement amélioré l'efficacité et la fiabilité de cette technologie.

Le processus de dessalement comprend plusieurs étapes critiques :

1. Prétraitement : L'eau de mer subit plusieurs étapes de filtration pour éliminer les solides en suspension, les algues et les micro-organismes qui pourraient endommager les membranes. Les systèmes avancés intègrent une filtration sur sable, une ultrafiltration et un traitement chimique pour optimiser la qualité de l'eau avant qu'elle n'atteigne les membranes d'OI.

2. Pompage à haute pression : Des pompes spécialisées augmentent la pression de l'eau pour surmonter la pression osmotique naturelle, nécessitant généralement 50 à 80 bars pour le dessalement de l'eau de mer. Les dispositifs de récupération d'énergie peuvent récupérer jusqu'à 60 % de cette énergie à partir du flux de saumure.

3. Séparation membranaire : Le cœur du système utilise des éléments membranaires enroulés en spirale qui peuvent éliminer 99,7 % des sels dissous. Les membranes composites à couche mince modernes atteignent des débits plus élevés et des durées de vie plus longues que les versions antérieures en acétate de cellulose.

4. Post-traitement : L'eau produite reçoit un ajustement minéral, un équilibrage du pH et une désinfection pour répondre aux normes d'eau potable ou aux exigences industrielles spécifiques.

5. Gestion de la saumure : La saumure concentrée nécessite des stratégies d'élimination soigneuses, impliquant généralement un rejet contrôlé avec des systèmes de diffuseurs pour minimiser l'impact environnemental.

• Les conceptions modulaires permettent une capacité évolutive, des petites communautés aux grandes municipalités
• La consommation d'énergie a diminué de 80 % depuis les années 1970, atteignant désormais en moyenne 3 à 4 kWh/m³
• L'encombrement réduit permet un déploiement dans des endroits à espace limité
• Peut traiter diverses sources d'eau au-delà de l'eau de mer, y compris l'eau saumâtre et les eaux usées

Les procédés thermiques, notamment la distillation à effet multiple (DEM) et la distillation à détente multi-étages (MSF), évaporent l'eau de mer et condensent la vapeur pour produire de l'eau douce. Ces méthodes restent prévalentes dans les régions ayant accès à une énergie thermique à faible coût.

Distillation à détente multi-étages (MSF) : L'eau de mer chauffée traverse une série de chambres avec des pressions progressivement plus basses, provoquant une évaporation instantanée (« détente ») à chaque étape. Les usines MSF nécessitent généralement 10 à 16 kWh/m³ d'énergie thermique, plus 2,5 à 5 kWh/m³ d'énergie électrique.

Distillation à effet multiple (DEM) : Plusieurs évaporateurs fonctionnent en séquence, chacun utilisant la chaleur latente de la vapeur de l'étape précédente. Les systèmes DEM atteignent une meilleure efficacité énergétique que les MSF, nécessitant 6 à 12 kWh/m³ d'énergie thermique.

• Produit une eau d'une grande pureté, quelle que soit la salinité de l'alimentation
• Peut utiliser la chaleur perdue des centrales électriques ou des procédés industriels
• Moins sensible aux variations de la qualité de l'eau d'alimentation que les systèmes à membranes
• Longue histoire opérationnelle avec une fiabilité prouvée

Le choix entre l'OI et le dessalement thermique implique de multiples considérations :

Besoins énergétiques : L'OI offre généralement une consommation d'énergie plus faible, en particulier lors de l'utilisation de dispositifs modernes de récupération d'énergie. Les centrales thermiques deviennent plus compétitives lorsque la chaleur perdue est disponible.

Qualité de l'eau : Les méthodes thermiques produisent de l'eau ultrapure, tandis que l'OI peut nécessiter un post-traitement supplémentaire pour certaines applications.

Coûts d'investissement : Les grandes centrales thermiques nécessitent un investissement initial plus important, mais peuvent avoir des coûts d'exploitation plus faibles dans des scénarios spécifiques.

Flexibilité opérationnelle : Les systèmes d'OI peuvent ajuster la production plus facilement pour correspondre aux fluctuations de la demande.

Impact environnemental : Les deux technologies génèrent de la saumure concentrée, mais les systèmes d'OI produisent généralement des volumes plus petits. La source d'énergie affecte de manière significative l'empreinte environnementale globale.

L'industrie continue d'évoluer avec plusieurs développements importants :

Systèmes hybrides : La combinaison de l'OI avec des procédés thermiques peut optimiser l'utilisation de l'énergie et les taux de récupération de l'eau.

Intégration des énergies renouvelables : Les systèmes d'OI à énergie solaire et les centrales DEM utilisant l'énergie solaire thermique sont de plus en plus répandus.

Matériaux avancés : De nouvelles chimies et configurations de membranes promettent une meilleure réjection des sels et une résistance à l'encrassement.

Valorisation de la saumure : Les technologies permettant d'extraire des minéraux précieux des flux de concentrés gagnent en attention.

Alors que la pénurie d'eau s'intensifie à l'échelle mondiale, l'osmose inverse et le dessalement thermique joueront des rôles cruciaux dans les stratégies de sécurité de l'eau. Le choix technologique optimal dépend des conditions locales, des sources d'énergie disponibles et des exigences spécifiques en matière de qualité de l'eau.