L'eau douce est une eau qui contient moins d'un gramme de matière solide dissoutes par litre alors que l'eau de mer, elle, contient entre 30 et 40 grammes de sels dissous par litre. L'eau pure doit contenir moins de 0,5 grammes de sels par litre pour être potable et utilisable industriellement.
I/ Introduction
72% de la Terre est recouverte d'eau dont 95% est salé. Par conséquent, les hommes consomment de l’eau qui provient essentiellement de réserves naturelles d’eau douce.
Or cette ressource n’est pas inépuisable.
Le dessalement de l’eau de mer est-il une solution pour que l’eau douce devienne inépuisable ? Il pourrait, en effet, compenser les pluies rares et le déclin des nappes
phréatiques.
Deux grandes techniques existent pour permettre de dessaler l’eau de mer :
- la distillation
- l’osmose inverse
II/ Présentation des deux techniques
Il existe différentes façons de dessaler l'eau mer qui ont toutes en commun quatre étapes :
• une prise d'eau de mer avec une pompe et une filtration grossière;
• un prétraitement avec une filtration plus fine et l'addition de composés biocides;
• le procédé de dessalement lui-même;
• le post-traitement avec une éventuelle reminéralisation de l'eau produite.
1) La distillation
Le principe est de chauffer de l'eau pour en vaporiser une partie. La vapeur ainsi produite se débarrasse, dans son ascension, des particules lourdes,
en particulier des sels. Elle se condense ensuite pour donner de l'eau douce liquide. Dans les processus de distillation, la répétition en chaîne de cette
séparation améliore au fur et à mesure l'élimination des sels.
Cette technique consomme beaucoup d’énergie : environ 15 kWh/m3. Elle est cependant la plus utilisée. Le coût de cette technique est de 0,65 € à 1,80 €
le m3.
2) L'osmose inverse
On dispose d’une cuve divisée en deux parties par une membrane qui permet de filtrer les particules présentes dans l’eau salée. Le principe est d’appliquer une pression élevée sur l’eau salée pour ainsi la forcer à passer à travers la membrane (et arriver dans l’autre partie de la cuve) : l’eau salée aura donc perdu une grande partie de ses minéraux (le soluté reste donc piégé dans la première cuve). Cette technique consomme environ 100 000 KWh pour 25 000 m3 d’eau douce produite (soit environ 4-5 kWh/m3). On peut ainsi alimenter environ 48 000 foyers de quatre personnes (celles-ci consomment environ 520 litres d’eau). Evidemment cette technique a un coût qui est environ de 0.4 € à 0.8€ le m3. C’est une méthode assez récente puisqu’elle a été découverte vers 1970. Elle est, cependant, en plein essor et représente aujourd’hui 50 % du marché.
III/ Pour ou contre le dessalement
1) Les arguments pour le dessalement :
Ces dernières années, le dessalement de l'eau de mer et des eaux saumâtres a connu des progrès grâce au développement de différents procédés. Aujourd'hui,
plusieurs facteurs favorisent la mise en place de cette technologie dans notre pays :
• Un littoral long de 1 200 kilomètres;
• Disponibilité de l'eau de mer, ressource inépuisable;
• Une population et une industrie grandes consommatrices d'eau se trouvant à proximité de la mer;
• Disponibilité de la ressource énergétique ;
Cette technologie est aussi un enjeu important pour l'avenir des régions arides et pourrait apporter une réponse à la pénurie d'eau dans de nombreux pays.
L’avantage majeur du dessalement de l'eau de mer est que l'eau est toujours disponible, même dans les plus graves sécheresses.
2) Les arguments contre le dessalement :
Les procédés de dessalement sont dangereux pour le milieu marin à cause:
• des rejets d'eau saumâtre, de produits biocides (dont le chlore qui peut toucher des organismes non ciblés) et d'antifouling (produits chimiques agressifs pour la flore marine) dans la mer
• de l'augmentation des niveaux de salinité de l'eau (modification de la chimie de l'eau; ce qui est dangereux pour les poissons)
De plus ils provoquent le réchauffement de la planète :
• Les techniques de dessalement necessitent des quantités d'énergie très élevées (ce qui entraine d'importants rejet de gaz à effet de serre)
IV/ Modélisation du dessalement de l'eau de mer
1) La distillation : l'expérience
On dispose d'un ballon, d'un chauffe ballon, d'un réfrigérant à eau, d'un bécher, d'élévateurs, d'un densimètre, d'un thermomètre, d'une balance, d'une éprouvette, de chlorure de sodium et d'eau.
On dissout dans un bécher 6g de sel avec un peu d'eau distillée. Ensuite,dans une éprouvette, on verse l'eau salée et on complète avec de l'eau distillée jusqu'à obtenir 200ml de solution salée.Cette eau salée représente l'eau de mer.
On mesure ensuite une densité de 1,2 avec le densimètre. On transverse l'eau de mer dans le ballon et on procède à la distillation :
Photo du montage de la distillation
2) Les résultats
On mesure la densité de l'eau obtenue dans le bécher avec le densimètre (elle est de 1). On a donc obtenu de l'eau douce (c'est à dire une eau qui contient moins de 0,2g de sels/200ml). De plus, on a goûté l'eau douce obtenue : elle n'a aucun goût. Ceci montre donc bien que notre modélisation du dessalement de l'eau de mer a fonctionné.