Pénurie d'eau : recours au dessalement 1 Elaboré par : Rim BENMOUSSA 1- INTRODUCTION: 2- Modélisation du système de dessalement par distillation solaire 3- Etude expérimentale 4- Comparaison avec l'osmose inverse 5- Conclusion 2 Influence des changements climatiques sur le monde Les activités humaines: principale cause du réchauffement climatique 3 Conséquences des changements climatiques: une augmentation de la température une diminution des précipitations Fonte des glaces une élévation du niveau de la mer 4 une raréfaction des ressources en eau. La quantité d'eau consommable population mondiale . alors que la Stress hydrique = Pénurie d'eau 5 Le dessalement de l'eau de mer est une des meilleures solutions proposées pour lutter contre la pénurie d'eau. 6 Eau douce 3% Terre 29% Océans 71% Eau salée 97% La répartition de l'eau sur la terre 7 PROCÉDÉS DE DESSALEMENT Procédés membranaires Procédés de distillation multi-flash Distillation solaire Compression vapeur Nanofiltration Electrodialyse 8 Osmose inverse Objectifs: Calcul du rendement du distillateur solaire simple et du distillateur solaire à étages multiples. Comparaison entre certains paramètres de l'eau produite par osmose inverse et par distillation solaire. Conclusion quant à la rentabilité du système de dessalement par distillation solaire. 9 1- Introduction 2- MODÉLISATION DU SYSTÈME DE DESSALEMENT PAR DISTILLATION SOLAIRE: 3- Etude expérimentale 4- Comparaison avec l'osmose inverse 5- Conclusion 10 Distillateur solaire simple 11 Vitrage de recouvrement Condensat Eau saline Eau distillée Modèle du distillateur solaire simple 12 Isolation Augmentation de la température Evaporation de l'eau Principe de fonctionnement d'un distillateur solaire simple Condensation de la vapeur d'eau sur le vitrage Formation de gouttes d'eau le long du vitrage Stockage 13 Bilan énergétique: Pour le vitrage (V) : Pour l'eau (W) : Pour l'absorbeur du bassin (b) : 14 La production d’eau potable spécifique par jour d’un distillateur simple est évaluée par la formule suivante: Le rendement d’un distillateur solaire simple: 15 Distillateur solaire à étages multiples avec récupération de chaleur 16 5ème étage Eau de mer Pompe photovoltaÏque Bâti de distillation Distillat 1er étage Echange de chaleur Réservoir de stockage thermique schéma d'un distillateur solaire à cinq étages avec récupération de chaleur 17 Vue intérieure de distillateur 18 Alimentation en énergie thermique Chauffage de l'eau Stockage Evaporation de l'eau Formation de gouttes d'eau Condensation de l'eau à la surface du bassin au-dessus 19 Bilan énergétique: Equation bilan des débits thermiques et de matière des étages entre 1 et 6: 20 Pour les étages entre 1 et 6: 21 22 Le rendement du bassin inférieur: Le rendement de l'étage n de 1 à 6: 23 100% Le rendement de chaque étage du distillateur en fonction du temps 75% 50% Bassin inférieur 25% 1er étage 2ème étage 3ème étage 4ème tage 0% 24 0 0.5 h 1h 1.5 h 2h 2.5 h 100% Le rendement de chaque étage du distillateur en fonction de la température 75% 50% 25% Bassin inférieur 1er étage 0% 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C 80 °C 90 °C 98 °C 25 2ème étage 3ème étage 4ème tage Le facteur de récupération de chaleur COP: Pour évaluer le rendement d’une installation par l’intermédiaire du COP: 26 1- Introduction 2-Modélisation du système de dessalement 3- ETUDE EXPÉRIMENTALE 4- Comparaison avec une autre technique de dessalement 5- Conclusion 27 Le distillateur solaire simple Condensation de la vapeur d'eau sur le vitrage 28 Distillat: produit du distillateur solaire simple 29 Conductimètre Spectromètre de masse ICP-MS Chromatographe ionique 30 Analyse de l'eau produite par un distillateur solaire simple: CONCENTRATION DU CHLORURE (CL-) EN MG/L CONCENTRATION DU SODIUM NA+ EN MG/L CONDUCTIVITÉ EN US/CM Eau de mer 21611 11103 48600 Eau distillée 19068 10194 43200 Rabattement 11,8% 8,2% 11,1% 31 1- Introduction 2-Modélisation du système de dessalement par distillation solaire: 3- Etude expérimentale 4- COMPARAISON AVEC L'OSMOSE INVERSE: 5- Conclusion 32 Procédé membranaire: l'osmose inverse 33 P=Po P>Po Osmose Equilibre osmotique Solution concentrée Solution diluée Membrane semi-perméable 34 Osmose inverse Prétraitement Module d'OI Eau douce Eau de mer ou saumâtre Schéma du principe d'une unité de dessalement par osmose inverse Pompe haute pression Membrane Saumure à rejeter 35 Vanne de réglage Comparaison entre les différents procédés: RENDEMENT OSMOSE INVERSE 45% TEMPÉRATURE DE FONCTIONNEMENT CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE SALINITÉ DE L'EAU PRODUITE Celle de l'eau à traiter 4 à 5 kWh/m3 500 mg/L 35200 mg/L DISTILLATEUR SOLAIRE SIMPLE 25% 60 à 70 °C Selon l'ensoleillement DISTILLATEUR SOLAIRE À ÉTAGES MULTIPLES 90% 95°C à 98°C 10 kWh/m3 36 1 à 50 mg/L 1- Introduction 2-Modélisation du système de dessalement par distillation solaire: 3- Etude expérimentale 4- Comparaison avec l'osmose inverse: 5- CONCLUSION 32 Conclusion La distillation solaire est un procédé qui a besoin d'amélioration. Son utilisation optimale de l'énergie solaire est encourageante. On peut utiliser cette méthode dans les régions ensoleillées et peu denses en terme de population. 37
