1. Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
 les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes : lorsqu’ il ya une différence de concentration en sels de chaque côté d’un canal
chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+. Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide
dans le tuyau, on obtient une conversion du gradient de salinité en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie  élaboration de membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Pression osmotique retardée (PRO)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentrations
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été mise
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans la mer, puis sont filtrées et
menées à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer et donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Australie)
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Module de la centrale de
Statkraft
Electrodialyse inversée (RED)
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW. D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Localisation de la digue de Afsluitdijk
- une énergie naturelle: pas besoin de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poissons, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambours rotatifs→ réintroduits dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourrait réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2/an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Phénomène d’eutrophisation locale
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053
Tableau comparatif de
différentes sources
d’énergie

2. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech

3. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053
s
Australie)
mise

4. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053

5. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053
- une énergie naturelle: pas besoin de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité
grâce au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poissons, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambours rotatifs→ réintroduits dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourrait réduire
les émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2/an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.

6. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053

7. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053

8. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053

9. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053

10. Conclusions et perspectives
L’énergie osmotique a donc un potentiel important, aujourd’hui limité par un frein technologique :
les membranes peu efficaces.
Les nanotubes
Intégration de nanotubes aux membranes (lorsqu’ il ya une différence
de concentration en sels de chaque côté d’un canal chargé négativement (Bore/Azote), celui –ci attire les cations Na+.
Ce phénomène associé à l’écoulement du fluide dans le tuyau, on a obtient une conversions du gradient de salinité
en énergie électrique, directement utilisable.
Le générateur parfait
Couplage des deux principes d’énergie osmotique, gradient de salinité et électrodialyse inversée, pour en retirer un maximum
d’énergie-> élaboration membranes efficaces. Purcell, and Lydéric Bocquet, Nature. 28 février 2013.
Pression osmotique retardée (PRO) Electrodialyse inversée (RED)
La PRO est basée sur les mouvements d’eau entre deux solutions de concentration
différentes, par exemple entre l’eau douce et l’eau de mer. De nombreux pays s’y
intéressent aujourd’hui, comme la Norvège, où la première usine prototype a été misé
en service par la compagnie Statkraft en 2009.
L’eau douce et l’eau salée sont
respectivement prélevées dans le fleuve
et dans mer, puis sont filtrées et menées
à deux réservoirs séparés par une
membrane en acétate de cellulose, dont
les micropores laissent seulement passer
les molécules d’eau. Sous l’effet de la
différence de pression osmotique, 80 à
90% de l’eau douce traverse alors la
membrane, ce qui provoque une
augmentation de volume dans le
réservoir d’eau de mer donc une
surpression.
1/3 de l’eau -> turbine -> électricité
2/3 de l’eau -> échangeur de pression avec
l’eau de mer entrante.
La membrane utilisée se présente sous
forme de rouleaux appelés modules.
2000 m² de membrane dans l’usine
1 m²: 1 à 2 W d’électricité.
=> production totale : 2 à 4 KW
Objectif pour rentabilité: 5W/m²
D’autres projets de recherche sont en
cours (ex: Anstralie)
Quand l’eau salée rencontre l’eau douce: une osmose rentable …?
71% de la surface du globe est recouverte par les océans. Là où l’eau douce rejoint l’eau de mer,
au niveau des deltas et des estuaires, une énergie importante est libérée: l’énergie osmotique .
« Le delta de l'amazone produirait la puissance de 100 réacteurs nucléaires; quant à la puissance de la rencontre entre l'eau douce et l'eau salée, elle
atteint 30 bars de pression »
A l’heure où la consommation énergétique mondiale poursuit sa croissance, l’exploitation d’une telle source d’énergie est-elle une solution envisageable ?
Les deux eaux en présence tendent à
équilibrer leur concentration en sel. On
utilise une membrane cationique (qui
laisse passer les cations) et une
membrane anionique (qui laisse passer
les anions) séparant les réservoirs d’eau
salée et d’eau douce : les ions vont
migrer vers la solution la moins
concentrée en sel, suivant un sens
orienté par les membranes. On obtient
ainsi une solution riche en Na+ et une
autre riche en Cl-. On a alors une
différence de potentiel entre ces deux
solutions, ce qui permet un flux
d’électrons et donc un courant
électrique.
Ce processus est utilisé pour la production d’énergie électrique par l’entreprise
REDstack aux Pays-Bas. L’usine prototype est située à Afsluitdijk, sur une digue de 42
Km reliant deux parties de la côte hollandaise et séparant la mer du Nord du lac
d’IJssel.
Le sel (NaCl) dissout dans l’eau est ionisé. Les atomes sont donc chargés négativement
ou positivement (Na+, Cl-). L’électrodialyse inversée est basée sur le gradient de
salinité entre l’eau de mer et l’eau de rivière.
- une énergie naturelle: pas besoins de combustion, de fusion etc...
- non dépendante des conditions météorologiques → production constante d’électricité grâce
au cycle de l'eau (contrairement à l’éolien ou au solaire).
- des cahiers des charges pour l'environnement respectés : filtre à poisson, récupération des
micro-organismes à l'aide de tambour rotatif → réintroduit dans l'eau de sortie.
- adaptation aux estuaires des grands fleuves, des sites souvent urbanisés ayant un besoin
énergétique important.
- le remplacement des centrales à charbon avec la puissance de la salinité pourraient réduire les
émissions mondiales de gaz à effet de serre de 8 Gt d'équivalent CO2 / an
→ soit 25 % , 27 % et 8% de réduction des émissions liées à l'énergie de CO2 , CH4 et le N2O.
Pourquoi convaincre les industries
d’investir dans cette énergie ?
La puissance réelle mesurée de cette
usine est de 50 KW.
- Contraintes géographiques : accès aux côtes, profondeur marine
importante et fleuve au niveau d’eau suffisant et sans limon
- Risques naturels liés aux littoraux et aux conflits d’usage
- Impact environnemental? Modification possible des habitats (système
PRO) : en changeant la concentration en nutriments en surface (-> risque
d’eutrophisation locale), la température de surface, la salinité.
Nettoyage chimique des membranes: seuil de toxicité
Aucun effet significatif de l’usine sur les communautés benthiques prouvé.
=> Recherches à poursuivre.
- coût financier et énergétique très incertain: estimation seulement.
Eléments les plus coûteux : membranes, le prétraitement et le pompage de
l’eau.
- Rendements faibles car problèmes de technologie
de membrane (solidité, performance, durée de vie,
encrassement). Coût important (10 à 30€/m²).
Recherches en cours.
Pourquoi ces usines ne sont-
elles pas plus répandues ?
Joanna Kuleszo ,
Carolien Kroeze , Jan
Post & Balázs M.
Fekete (2010) The
potential of blue
energy for reducing
emissions of CO2 and
non-CO2 greenhouse
gases, Journal of
Integrative
Environmental
Sciences.
http://biology4ibdp.weebly.com/14-membrane-transport.html
http://hansvandenbos.pagesperso-orange.fr/Franse%20site/pays_bas.html
D’après un rapport de Salt Water Technologies - 2010
Gitmark, Walday, N. (2012). Environmental impacts by running an osmotic power plant.
David, B., Mora, A., & Rijck, A. De.
(2015). Blue Energy : Salinity Gradient
Power in Practice, 1–8.
http://beuvry.unblog.fr/2010/06/24/eutro
phisation-dorigine-anthropique/
Helfer, F., Lemckert, C., & Anissimov, Y. G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis : Theory , performance and trends – A review.
Journal of Membrane Science, 453, 337–358.
Helfer, F., Sahin, O.,
Lemckert, C. J., &
Anissimov, Y. G. (2016).
Salinity gradient energy :
a new source of
renewable energy in
Australia, 3–13.
IRENA. (2014). SALINITY GRADIENT ENERGY.
Jia, Z., Wang, B., Song, S., & Fan, Y. (2014). Blue energy : Current technologies for sustainable power generation from water
salinity gradient. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31, 91–100.
Potentiel énergétique selon les concentrations salines
Localisation de la digue de Afsluitdijk
Module de la centrale de
Statkraft
Phénomène d’eutrophisation locale
Filtres à tambour (prototype des Pays-Bas)
Principe de fonctionnement des nanotubes
Schéma de la
circulation d’eau dans
les nanotubes
Camille Rousset, Benoît Browaeys, Nolwenn Le DoaréJanvier 2016 – M1 AETPF- AgroParisTech
Le principe de diffusion
Eau salée: 30g (NaCl)/L
Eau douce: 1g (NaCl)/L
Uniformisation des
concentrations dans un mélange
- par mouvement de solutés:
diffusion.
-par mouvement de solvant
(basse concentration vers haute
concentration): osmose.
La pression osmotique (П)
de la solution est la pression
nécessaire pour arrêter l’osmose.
Membrane semi-perméable:
passage de l’eau uniquement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Osmose
Documentaire, 2015, diffuse par France 5 réalisé à Wetsus et à
REDstack par Jérôme-Cécil Auffret : Du sel dans mon moteur,
https://vimeo.com/137681053
Tableau comparatif de différentes sources d’énergie