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Dessalement de l’eau de mer
Elaboré par:
Najd Hammami
Bilel Loulou
Jalel Tahri
Mohidine Dhahri
Plan
La crise de l’eau
• Un stress hydrique qui touche une large partie du globe
Le stress hydrique – autrement dit, une ressource insuffisante pour
répondre aux différentes activités humaines et aux besoins de
l’environnement – commence lorsque la disponibilité en eau est
inférieure à 1 700 mètres cubes par an et par personne. Quasiment les
trois quarts des habitants des pays arabes vivent en dessous du seuil de
pénurie établi, lui, à 1 000 m3 par an, et près de la moitié se trouvent
dans une situation extrême avec moins de 500 m3, en Egypte, en Libye
notamment.
Les causes
• Les fuites d'eau
• Le gaspillage
• Selon l’OMS, le minimum vital est de 20 litres d’eau par jour et par
personne, alors qu’en moyenne un Indien consomme 25 litres
d’eau par jour, un Français 143 litres, un Américain près de 300
litres et un Saoudien 500 litres.
• Le réchauffement climatique
• Le réchauffement climatique et les violentes précipitations
entraînent l'évaporation ou l'évacuation de l'eau avant que celle-ci
ait le temps de remplir les nappes phréatiques.
• Les eaux souterraines de plus en plus surexploitées
• Les aquifères souterrains fournissent de l’eau potable à la moitié de la
population mondiale. Mais un sur cinq est surexploité. Largement dévolus
à l’irrigation intensive – comme dans le nord de la Chine où le niveau de la
nappe phréatique est descendu de 40 mètres en quelques années –, les
prélèvements excessifs accentuent les risques de glissement de terrain et
favorisent surtout les entrées de sel, rendant à terme l’eau
inconsommable. Avec l’élévation du niveau de la mer, des grandes villes
voient ainsi la qualité de l’eau douce de leurs aquifères menacée,
notamment Shanghaï, en Chine, et Dacca, au Bangladesh. Et des îles du
Pacifique comme Tuvalu et Samoa sont contraintes d’importer de plus en
plus d’eau douce. La pénétration de sel représente aussi une inquiétude
pour les régions méditerranéennes françaises.
Une solution: Dessalement de l’eau
• Définition
• Le dessalement de l'eau (également
appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet
d'obtenir de l'eau douce (potable ou, plus rarement en raison du
coût, utilisable pour l'irrigation) à partir d'une eau saumâtre ou salée
(eau de mer notamment). En dépit du nom, il s'agit rarement de
retirer les sels de l'eau, mais plutôt, à l'inverse, d'extraire de l'eau
douce.
Statistiques sur le dessalement dans le
monde
• La désalinisation de l'eau de mer se répand dans le monde. Cette technologie encore peu
développée il y a un quart de siècle représente aujourd'hui 18.000 usines produisant 21
milliards de m3 d'eau potable. Problème : elle nécessite beaucoup d'énergie. Le procédé
utilisé est en effet celui de l'osmose inverse. L'eau salée est filtrée à travers des
membranes percées de trous de quelques nanomètres bloquant les sels minéraux et ne
laissant passer que les molécules d'eau. Et pour ce faire, il faut exercer une forte et
constante pression 24h sur 24 nécessitant une importante source d'énergie. La plupart
des grosses usines de dessalement se trouvent donc dans les Etats pétroliers où pétrole
et gaz sont à bas prix et l'eau rare.
• Cela a un poids climatique. La désalinisation génère l'émission de 80 millions de tonnes
de CO2 par an et ces émissions augmentent de 10% par an. Utiliser une énergie
intermittente comme le solaire ou l'éolien impose une importante capacité de stockage
par batteries afin d'assurer une alimentation permanente en énergie. Et tout cela coûte
assez cher. Pour les capacités de production conventionnelle diesel de moins de 1000
m3/j, le coût de l'eau est de 3 à 6 euros par m3 et les consommations spécifiques de 4 à
7 kWh/m3. C'est ce blocage technique que vient de vaincre Marc Vergnet avec son
procédé.
Techniques de dessalement
Les systèmes les plus utilisés sont :
• Osmose inverse
• Multi-effets
• Compression de vapeur
• Distillation
• Électrolyse
• Unités mobiles de dessalement
1 - Osmose In1 - Osmose Inverseverse
cette technique « membranaire » repose sur une
ultrafiltration sous pression au travers de membranes
dont les pores qui sont des 'trous' si petits que même
les sels sont retenus. Cette technique, en plein essor
(coût énergétique moyen (≈ 4-5 kWh/m³) est un
système éprouvé ayant montré sa fiabilité.
Principales Principales étapes dans le procédé de
dessalement par Osmose Inverseétapes dans le
procédé de dessalement par Osmose Inverse
Les 6 principales étapes sont:
• Filtration:
• Chloration:'ajout de chlore à l'eau pour limiter le risque
de « maladies hydriques » diffusées par le réseau d'eau
potable
• Anticalcaire:
• Déchloration:
• Dessalement par osmoseur:
• Désinfection: nettoyage des filtres de l’osmoseur
• Le dessalement par osmose inverse
• Dans le procédé appelé osmose inverse, la pression permet de faire passer l'eau
douce à travers une fine membrane qui ne laisse pas passer les minéraux (le sel).
• Le dessalement par osmose inverse utilise donc des membranes synthétiques
semi-perméables, qui laissent passer l'eau et retiennent le sel. Pour filtrer l'eau
de mer à travers la membrane, on applique une pression externe supérieure à la
pression osmotique* du système. Les installations modernes récupèrent l'énergie
hydraulique issue du déversement du concentré à haute pression à travers des
turbines ou des échangeurs de chaleur, ce qui réduit aujourd'hui la
consommation totale d'une usine à 4 à 5,5 kWh par mètre cube d'eau produite.
• Le prix du dessalement par osmose inverse 0,4 à 0,80 euro le mètre cube pour
l'osmose inverse
Osmose inverse
• video
déssaler l'eau de mer avec le soleil
• DESSALEMENT SOLAIRE D’EAU DE MER : OSMOSUN® SW
• Gamme d’unités de dessalement modulable
• Les unités de dessalement d’eau de mer par osmose inverse
OSMOSUN® sont les premières unités au monde fonctionnant
uniquement à l’énergie solaire. Ces unités 100% autonomes
produisent entre 1 m3 et 600 m3 par jour. Modulables, les unités
OSMOSUN® s’adaptent aux besoins en eau des zones en stress
hydrique les plus reculées, pour dessaler de 1 m3 à 10 000 m3 par jour
d’eau de mer.
• Caractéristiques de l’eau de mer
• TDS eau de mer : 35 à 45 g/litre
TDS concentrat : 45 à 50 g/litre
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• Construire son projet
• Chaque besoin de dessalement est spécifique à son environnement, Mascara Renewable
Water propose des installations de dessalement OSMOSUN® clé en main ou des unités
OSMOSUN® pour une installation Plug&Play dans un environnement préparé.
• Les critères à prendre en considération pour personnaliser l’installation sont multiples :
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• Télésuivi et télémaintenance de l’OSMOSUN®
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• Chloration solaire des perméats par électrolyse d’eau salée
• Conteneur pour le transport ou pour l’implantation
• Réservoir naturel ou distribution de l’eau
•
• onctionnement hybride des unités de dessalement
• Les unités de dessalement OSMOSUN® sont flexibles et modulables. Ainsi, pour
produire de l’énergie en dehors des heures d’ensoleillement et jusqu’à tripler,
lorsque nécessaire, la production quotidienne (24h au lieu de 8h), il est possible
de connecter les unités de dessalement à une source alternative d’électricité.
Lorsque la source d’électricité, réseau ou générateur, est au dessus de
0,13€/kWh, l’unité de dessalement OSMOSUN est plus compétitive qu’une unité
de dessalement conventionnel.
• L’unité OSMOSUN® 1.3 SW produit ainsi 28m3 par jour au lieu de
10m3 uniquement avec le soleil, ou encore l’unité OSMOSUN® 43 SW en produit
jusqu’à 950m3 par jour.
• Cette faculté supplémentaire de fonctionnement en hybride solaire / réseau
électrique permet d’utiliser OSMOSUN® comme une « batterie virtuelle », une
charge variable flexible de régulation des réseaux faible à forte pénétration ENR.
• Une machine qui respire avec le soleil
• VARIATIONS. "Je me suis demandé comment on pouvait réaliser une unité
de dessalement qui n'ait pas besoin de pression constante et qui soit donc
adapté à une variation de l'ensoleillement. La solution se trouve dans le
pilotage des membranes, ce sont elles qui, dans mon système, décident de
la pression dont elles ont besoin" exposait, durant la COP21, l'inventeur qui
fut aussi dans les années 80 le fondateur d'une usine de production
d'éoliennes résistantes aux cyclones. Des assemblages intelligents de
membranes (le cœur du brevet déposé) pilotent instantanément la
pression optimum de fonctionnement de la boucle d'osmose inverse. Elles
emploient pour cela deux circuits hydrauliques asservis et ce en fonction
de la puissance instantanée donnée par le rayonnement solaire.
• Le débit de l'eau passant dans les membranes et la pression de fonctionnement varient
ensemble. Quand il n'y a pas de soleil, l'unité s'arrête. La nuit, les membranes restent
plongées dans de l'eau douce pour éviter qu'elles ne se détériorent. Dès le premier
rayonnement solaire, les pompes redémarrent et leur puissance va varier tout au long de
la journée au gré du grand soleil et du passage des nuages. "C'est une machine qui
respire " s'émerveille Marc Vergnet. Sa consommation énergétique est de 2,5 kWh par
m3 et le coût de production visé est de 1,5 euro par m3 soit 50% de moins que les
systèmes traditionnels.
• Osmosun a tout pour plaire à Narendra Modi, le Premier Ministre indien, qui vient de
lancer lors du premier jour de la COP21 son "alliance solaire " (voir encadré). Marc
Vergnet a en effet imaginé une machine autonome et robuste qui ne nécessite pas
beaucoup d'entretien et est donc adaptée au marché visé, celui des petites îles tropicales
et des littoraux désertiques. "A part l'électronique nécessaire à la transformation du
courant continu en courant alternatif, il n'y a rien de fragile et tout le procédé est
encapsulé dans une unité pilote d'une surface de 180m² pour une production de 40m3 par
jour que nous testons à Chartres depuis plusieurs mois", poursuit l'entrepreneur.
Video
Comparaison avec les techniques
traditionnelles
Dessalement traditionnel Dessalement avec l'énergie solaire
Emission des gaz à l’effet de serre 680 grammes 0 grammes
Consommation énergétique 4 à 7 kWh/m3 2,5 kWh par m3
Cout de production 3 à 6 euros par m3 1,5 euro par m3
Conclusion
• Le dessalement des eaux saumâtres et de l’eau de mer est l’une des
meilleures solutions actuelles pour réduire la problématique de la
pénurie d’eau qui menace la plupart des pays, y compris le Maroc. Le
procédé le plus utilisé pour le dessalement est l’Osmose Inverse qui
permet de retenir les sels et laisser passer les molécules d’eau, mais
ce procédé nécessite une énergie pour son fonctionnement. Cette
énergie peut provenir d’une source propre comme les sources
d’énergie renouvelables. Le couplage entre le dessalement et les
sources d’énergie renouvelables offre une perspective prometteuse
pour couvrir les besoins en électricité et en eau dans les régions
reculées.

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Dessalement de l'eau de mer

  • 1. Dessalement de l’eau de mer Elaboré par: Najd Hammami Bilel Loulou Jalel Tahri Mohidine Dhahri
  • 3. La crise de l’eau • Un stress hydrique qui touche une large partie du globe Le stress hydrique – autrement dit, une ressource insuffisante pour répondre aux différentes activités humaines et aux besoins de l’environnement – commence lorsque la disponibilité en eau est inférieure à 1 700 mètres cubes par an et par personne. Quasiment les trois quarts des habitants des pays arabes vivent en dessous du seuil de pénurie établi, lui, à 1 000 m3 par an, et près de la moitié se trouvent dans une situation extrême avec moins de 500 m3, en Egypte, en Libye notamment.
  • 4. Les causes • Les fuites d'eau • Le gaspillage • Selon l’OMS, le minimum vital est de 20 litres d’eau par jour et par personne, alors qu’en moyenne un Indien consomme 25 litres d’eau par jour, un Français 143 litres, un Américain près de 300 litres et un Saoudien 500 litres. • Le réchauffement climatique • Le réchauffement climatique et les violentes précipitations entraînent l'évaporation ou l'évacuation de l'eau avant que celle-ci ait le temps de remplir les nappes phréatiques.
  • 5. • Les eaux souterraines de plus en plus surexploitées • Les aquifères souterrains fournissent de l’eau potable à la moitié de la population mondiale. Mais un sur cinq est surexploité. Largement dévolus à l’irrigation intensive – comme dans le nord de la Chine où le niveau de la nappe phréatique est descendu de 40 mètres en quelques années –, les prélèvements excessifs accentuent les risques de glissement de terrain et favorisent surtout les entrées de sel, rendant à terme l’eau inconsommable. Avec l’élévation du niveau de la mer, des grandes villes voient ainsi la qualité de l’eau douce de leurs aquifères menacée, notamment Shanghaï, en Chine, et Dacca, au Bangladesh. Et des îles du Pacifique comme Tuvalu et Samoa sont contraintes d’importer de plus en plus d’eau douce. La pénétration de sel représente aussi une inquiétude pour les régions méditerranéennes françaises.
  • 6. Une solution: Dessalement de l’eau • Définition • Le dessalement de l'eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau douce (potable ou, plus rarement en raison du coût, utilisable pour l'irrigation) à partir d'une eau saumâtre ou salée (eau de mer notamment). En dépit du nom, il s'agit rarement de retirer les sels de l'eau, mais plutôt, à l'inverse, d'extraire de l'eau douce.
  • 7. Statistiques sur le dessalement dans le monde • La désalinisation de l'eau de mer se répand dans le monde. Cette technologie encore peu développée il y a un quart de siècle représente aujourd'hui 18.000 usines produisant 21 milliards de m3 d'eau potable. Problème : elle nécessite beaucoup d'énergie. Le procédé utilisé est en effet celui de l'osmose inverse. L'eau salée est filtrée à travers des membranes percées de trous de quelques nanomètres bloquant les sels minéraux et ne laissant passer que les molécules d'eau. Et pour ce faire, il faut exercer une forte et constante pression 24h sur 24 nécessitant une importante source d'énergie. La plupart des grosses usines de dessalement se trouvent donc dans les Etats pétroliers où pétrole et gaz sont à bas prix et l'eau rare. • Cela a un poids climatique. La désalinisation génère l'émission de 80 millions de tonnes de CO2 par an et ces émissions augmentent de 10% par an. Utiliser une énergie intermittente comme le solaire ou l'éolien impose une importante capacité de stockage par batteries afin d'assurer une alimentation permanente en énergie. Et tout cela coûte assez cher. Pour les capacités de production conventionnelle diesel de moins de 1000 m3/j, le coût de l'eau est de 3 à 6 euros par m3 et les consommations spécifiques de 4 à 7 kWh/m3. C'est ce blocage technique que vient de vaincre Marc Vergnet avec son procédé.
  • 8. Techniques de dessalement Les systèmes les plus utilisés sont : • Osmose inverse • Multi-effets • Compression de vapeur • Distillation • Électrolyse • Unités mobiles de dessalement
  • 9. 1 - Osmose In1 - Osmose Inverseverse cette technique « membranaire » repose sur une ultrafiltration sous pression au travers de membranes dont les pores qui sont des 'trous' si petits que même les sels sont retenus. Cette technique, en plein essor (coût énergétique moyen (≈ 4-5 kWh/m³) est un système éprouvé ayant montré sa fiabilité.
  • 10.
  • 11.
  • 12. Principales Principales étapes dans le procédé de dessalement par Osmose Inverseétapes dans le procédé de dessalement par Osmose Inverse Les 6 principales étapes sont: • Filtration: • Chloration:'ajout de chlore à l'eau pour limiter le risque de « maladies hydriques » diffusées par le réseau d'eau potable • Anticalcaire: • Déchloration: • Dessalement par osmoseur: • Désinfection: nettoyage des filtres de l’osmoseur
  • 13. • Le dessalement par osmose inverse • Dans le procédé appelé osmose inverse, la pression permet de faire passer l'eau douce à travers une fine membrane qui ne laisse pas passer les minéraux (le sel). • Le dessalement par osmose inverse utilise donc des membranes synthétiques semi-perméables, qui laissent passer l'eau et retiennent le sel. Pour filtrer l'eau de mer à travers la membrane, on applique une pression externe supérieure à la pression osmotique* du système. Les installations modernes récupèrent l'énergie hydraulique issue du déversement du concentré à haute pression à travers des turbines ou des échangeurs de chaleur, ce qui réduit aujourd'hui la consommation totale d'une usine à 4 à 5,5 kWh par mètre cube d'eau produite. • Le prix du dessalement par osmose inverse 0,4 à 0,80 euro le mètre cube pour l'osmose inverse
  • 14.
  • 16. déssaler l'eau de mer avec le soleil • DESSALEMENT SOLAIRE D’EAU DE MER : OSMOSUN® SW • Gamme d’unités de dessalement modulable • Les unités de dessalement d’eau de mer par osmose inverse OSMOSUN® sont les premières unités au monde fonctionnant uniquement à l’énergie solaire. Ces unités 100% autonomes produisent entre 1 m3 et 600 m3 par jour. Modulables, les unités OSMOSUN® s’adaptent aux besoins en eau des zones en stress hydrique les plus reculées, pour dessaler de 1 m3 à 10 000 m3 par jour d’eau de mer.
  • 17.
  • 18. • Caractéristiques de l’eau de mer • TDS eau de mer : 35 à 45 g/litre TDS concentrat : 45 à 50 g/litre TDS perméat : < 0,5 g/litre
  • 19. • Construire son projet • Chaque besoin de dessalement est spécifique à son environnement, Mascara Renewable Water propose des installations de dessalement OSMOSUN® clé en main ou des unités OSMOSUN® pour une installation Plug&Play dans un environnement préparé. • Les critères à prendre en considération pour personnaliser l’installation sont multiples : • Pré-traitement éventuel en fonction de la qualité de l’eau brute • Télésuivi et télémaintenance de l’OSMOSUN® • Post traitement (calcification) • Chloration solaire des perméats par électrolyse d’eau salée • Conteneur pour le transport ou pour l’implantation • Réservoir naturel ou distribution de l’eau •
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  • 21. • onctionnement hybride des unités de dessalement • Les unités de dessalement OSMOSUN® sont flexibles et modulables. Ainsi, pour produire de l’énergie en dehors des heures d’ensoleillement et jusqu’à tripler, lorsque nécessaire, la production quotidienne (24h au lieu de 8h), il est possible de connecter les unités de dessalement à une source alternative d’électricité. Lorsque la source d’électricité, réseau ou générateur, est au dessus de 0,13€/kWh, l’unité de dessalement OSMOSUN est plus compétitive qu’une unité de dessalement conventionnel. • L’unité OSMOSUN® 1.3 SW produit ainsi 28m3 par jour au lieu de 10m3 uniquement avec le soleil, ou encore l’unité OSMOSUN® 43 SW en produit jusqu’à 950m3 par jour. • Cette faculté supplémentaire de fonctionnement en hybride solaire / réseau électrique permet d’utiliser OSMOSUN® comme une « batterie virtuelle », une charge variable flexible de régulation des réseaux faible à forte pénétration ENR.
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  • 23. • Une machine qui respire avec le soleil • VARIATIONS. "Je me suis demandé comment on pouvait réaliser une unité de dessalement qui n'ait pas besoin de pression constante et qui soit donc adapté à une variation de l'ensoleillement. La solution se trouve dans le pilotage des membranes, ce sont elles qui, dans mon système, décident de la pression dont elles ont besoin" exposait, durant la COP21, l'inventeur qui fut aussi dans les années 80 le fondateur d'une usine de production d'éoliennes résistantes aux cyclones. Des assemblages intelligents de membranes (le cœur du brevet déposé) pilotent instantanément la pression optimum de fonctionnement de la boucle d'osmose inverse. Elles emploient pour cela deux circuits hydrauliques asservis et ce en fonction de la puissance instantanée donnée par le rayonnement solaire.
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  • 25. • Le débit de l'eau passant dans les membranes et la pression de fonctionnement varient ensemble. Quand il n'y a pas de soleil, l'unité s'arrête. La nuit, les membranes restent plongées dans de l'eau douce pour éviter qu'elles ne se détériorent. Dès le premier rayonnement solaire, les pompes redémarrent et leur puissance va varier tout au long de la journée au gré du grand soleil et du passage des nuages. "C'est une machine qui respire " s'émerveille Marc Vergnet. Sa consommation énergétique est de 2,5 kWh par m3 et le coût de production visé est de 1,5 euro par m3 soit 50% de moins que les systèmes traditionnels. • Osmosun a tout pour plaire à Narendra Modi, le Premier Ministre indien, qui vient de lancer lors du premier jour de la COP21 son "alliance solaire " (voir encadré). Marc Vergnet a en effet imaginé une machine autonome et robuste qui ne nécessite pas beaucoup d'entretien et est donc adaptée au marché visé, celui des petites îles tropicales et des littoraux désertiques. "A part l'électronique nécessaire à la transformation du courant continu en courant alternatif, il n'y a rien de fragile et tout le procédé est encapsulé dans une unité pilote d'une surface de 180m² pour une production de 40m3 par jour que nous testons à Chartres depuis plusieurs mois", poursuit l'entrepreneur.
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  • 27. Comparaison avec les techniques traditionnelles Dessalement traditionnel Dessalement avec l'énergie solaire Emission des gaz à l’effet de serre 680 grammes 0 grammes Consommation énergétique 4 à 7 kWh/m3 2,5 kWh par m3 Cout de production 3 à 6 euros par m3 1,5 euro par m3
  • 28. Conclusion • Le dessalement des eaux saumâtres et de l’eau de mer est l’une des meilleures solutions actuelles pour réduire la problématique de la pénurie d’eau qui menace la plupart des pays, y compris le Maroc. Le procédé le plus utilisé pour le dessalement est l’Osmose Inverse qui permet de retenir les sels et laisser passer les molécules d’eau, mais ce procédé nécessite une énergie pour son fonctionnement. Cette énergie peut provenir d’une source propre comme les sources d’énergie renouvelables. Le couplage entre le dessalement et les sources d’énergie renouvelables offre une perspective prometteuse pour couvrir les besoins en électricité et en eau dans les régions reculées.