II) Les Procédés de dessalement

Travaux Personnels Encadrés
Le dessalement de l’eau de mer
par électrodialyse
Bientôt « la mer à boire »…
Environnement et progrès
Richard L’Hotellier
Alexandre Pelourdeau
Romain Stievenard
1ère S3
2006-2007
Introduction
 Population mondiale triplée
 Besoins en eau consommable multipliés par 6
 Consommation Humaine
 Agriculture
 Industrie
Introduction
Document 1 : Comparatif du stress hydrique et des carences
en eau dans le monde en 1995 et 2025
Introduction
 Population mondiale triplée
 Besoins en eau consommable multipliés par 6
 Consommation Humaine
 Agriculture
 Industrie
 Solution au manque
 L’agriculture consomme 70% des ressources d’eau
potable dans le monde
 Remplacer l’eau consommée pour l’irrigation par de l’eau dessalée
 Économie considérable profitable pour l’homme
Problématique
L’eau dessalée est-elle suffisamment
bonne pour l’agriculture ?
Étude du cas du dessalement
par électrodialyse
Plan
• I) Qu’est ce qu’une eau dessalée ?
a) Composition chimique et norme de potabilité
b) Influence d’une salinité trop importante sur les êtres vivants
• II) Les Procédés de dessalement
a) L’électrodialyse
b) Les autres procédés de dessalaison, pour une eau saine et potable
• III) Les conséquences de l’utilisation de l’eau dessalée
a) Conséquences sur les plantes
b) Conséquences sur l’homme
I) Qu’est ce qu’une eau dessalée ?
a) Composition chimique et norme de
potabilité
+
Na H2O
Décret Cl-
Sels minéraux
b) Influence d’une salinité trop importante
sur les êtres vivants
Hypertension
Organisme
Besoin
Flore
Néfaste
Homme
I) Qu’est-ce qu’une eau dessalée ?
a) Composition chimique et norme de potabilité
Dessalage, dessalement ou dessalaison :
action de retirer le sel d’un corps
 Pour un liquide :
le rendre apte à la consommation
Définition des seuils maximums :
En France :
Décret du code de la santé publique,
basé sur les normes européennes
Maximums admissibles :
Na+ : 150 mg/L Cl- : 200 mg/L
Moyenne de l’eau d’un puits français :
Na+ : 4,4 mg/L Cl- : 7,0 mg/L
I) Qu’est-ce qu’une eau dessalée ?
b) Influence d’une salinité trop importante sur les êtres vivants
 Les êtres vivants ont des besoins particuliers en sels minéraux
 Effets secondaires lors d’un dépassement du besoin
 Voire dommages ( détails en III) )
 Chez la plante
 Ralentissement du développement de l’espèce
 Influence néfaste des ions sodium (Na+) et peu bénéfique des ions
chlorure (Cl-)
 Chez l’être humain
 Besoin vital de sel contre la déshydratation
 Favorise le bon fonctionnement des systèmes nerveux,
immunitaire et digestif
 Peut provoquer une hypertension artérielle
 Le sel est un danger potentiel pour l’Homme et la Plante
II) Les procédés de dessalement
a) Le dessalement par électrodialyse
Séparation
Migration
Membrane Cationique
Anode
Ions
b) Les autres procédés de dessalaison,
pour une eau saine et potable
Distillation
Pores
Volatilité
Dialyse Osmose inverse
Filtration
II) Les procédés de dessalement
a) Le dessalement par Électrodialyse
• But :
Élimination des ions de l’eau
 Application à Na+ et Cl- : Dessalement
• Fonctionnement :
Filtration par membranes anioniques et
cationiques d’une solution soumise à un flux
électrique entre une anode et une cathode
Animation par Romain Stievenard
II) Les procédés de dessalement
a) Le dessalement par Électrodialyse
Membranes Cationiques
Membranes Anioniques
II) Les procédés de dessalement
a) Le dessalement par Électrodialyse
-
+
G
Anode (-)
Cathode (+)
II) Les procédés de dessalement
a) Le dessalement par Électrodialyse
Eau de mer, salée
II) Les procédés de dessalement
a) Le dessalement par Électrodialyse
Saumure
Eau dessalée
II) Les procédés de dessalement
b) Les autres procédés de dessalaison, pour une eau saine et potable
L’osmose inverse
 Pores des membranes : de 0.5 à 1.5 nanomètres
 Pression à appliquer : environ 200 bar  lourde infrastructure
Osmose (A) : phénomène naturel
 Migration de l’eau douce vers l’eau salée,
plus concentrée
Pression osmotique (B) :
 Définit le point d’équilibre des 2 solutions
 Dépend de la concentration de la solution
la plus concentrée
Osmose inverse (C) :
 Pression appliquée pour recréer l’effet inverse de l’osmose
Document 2 :
Schéma de principe du fonctionnement de l’osmose et de l’osmose inverse
Source : Infographie réalisée par la société Odmer (voir sources : lesnouvelles.org)
II) Les procédés de dessalement
b) Les autres procédés de dessalaison, pour une eau saine et potable
La nanofiltration
 Pores des membranes : de 4 à 5 nanomètres
 Élimination des contaminants organiques
et des ions en trop forte concentration
comme les métaux lourds et le sel
 Pression à appliquer : 10 à 30 bar
 Meilleure efficacité de l’osmose inverse
II) Les procédés de dessalement
Document 3 : Fonctionnement de l’usine de dessalement par
osmose inverse du Golfe d’Oman
Source : Infographie Le Point extraite du n°1693 (Page 58) du 24/02/05
II) Les procédés de dessalement
b) Les autres procédés de dessalaison, pour une eau saine et potable
La distillation
 Utilise la différence de volatilité des constituants
 Le plus volatil a une température d'ébullition plus petite que le moins volatil
 Séparation successive des éléments : coupe de distillation
 Condensation de la vapeur : séparation des éléments
 Distillat
 Matière restante : résidu
 Inconvénient :
Le distillat n’est pas toujours pur, car il peut être définit par 2 constituants
même non miscibles.
III) Les conséquences de l’utilisation de l’eau dessalée
a) Conséquences sur les plantes
Salinisation
Solisols
Efflorescence
Sels
minéraux
Cultures tolérantes
Irrigation
b) Conséquences sur les hommes
Maladies Hypertension artérielle
Aliments
Consommation
Cancer
Maximum
Génétique
III) Les Conséquences de l’utilisation de l’eau dessalée
a) Conséquence sur les plantes
Utilisation d’eau dessalée pour l’irrigation
+ Fortes probabilités
Sols salins
(salisols)
Sols alcalins
(sodiques ou solisols)
Formation de cristaux
dans la terre
Document 5 :
Efflorescence saline à la surface d’un sol salé
Source : Photographie Futura-Sciences
III) Les Conséquences de l’utilisation de l’eau dessalée
a) Conséquence sur les plantes
3 types de cultures face à la salinité d’un sol :
 Les cultures sensibles :
Cs = 1,3 g/L
 La plupart des fruits et arbres fruitiers
 Certains légumes (carotte, haricot, radis…)
 Les cultures à tolérance moyenne :
Cs = 2,5 g/L
 Les autres légumes
 Les grandes cultures
 Quelques fruits (olive, raisin, figue, grenade…)
 Les cultures tolérantes :
Cs = 5 g/L
 Prairies
 Cultures de coton, orge, colza et betteraves à sucre
 Dattiers, cocotiers…
Cs : Concentration critique en sels du groupe de cultures
III) Les Conséquences de l’utilisation de l’eau dessalée
b) Conséquence sur les hommes
Consommation d’aliments trop salés
trop régulièrement
Non-respect des doses normales de sel
(6 à 10 grammes / jour)
 Baisse de la pression artérielle (hypertension)
 Désagréments cardiaques
 Accidents vasculaires cérébraux
 Peut favoriser le développement de cancers
 Danger pour l’être humain
 Mutation génétique possible à terme
Conclusion