Utiliser les nanotechnologies pour améliorer le dessalement
Actuellement, plus de 63 millions de mètres cubes d'eau sont dessalés chaque jour dans le monde, dans plus de 14 000 usines. Ce dessalement est principalement réalisé par osmose inverse, un procédé utilisant une membrane de polymères très dense qui ne laisse passer que les molécules d'eau. Mais l'utilisation de cette technique pour le dessalement pose un certain nombre de problèmes environnementaux, ce qui a poussé le projet NAWADES à améliorer le procédé. Le projet a utilisé les nanotechnologies pour développer de nouvelles solutions. D'ici 2050, selon le GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat), environ 60 % de la population mondiale pourrait connaître de sévères pénuries d'eau, 33 % étant déjà touchées. Certains pays sont en bonne voie pour couvrir leurs besoins grâce au dessalement; c'est le cas d'Israël et de l'Arabie saoudite, qui couvrent respectivement 40 % et 70 % des besoins de leurs villes grâce au dessalement, ce procédé qui transforme de l'eau de mer salée en eau douce potable. L'Europe détient environ 10 % de la capacité mondiale de dessalement, l'Espagne menant la marche avec plus de 700 usines en activité. Même le Royaume-Uni participe au mouvement, et Londres a ouvert sa première usine de dessalement. Mais la technologie actuelle pose un certain nombre de problèmes. L'un d'eux est le flux de déchets généré par le dessalement basé sur l'osmose inverse. Ces déchets, constitués par la saumure et des additifs chimiques, sont généralement rejetés dans la mer. L'ensemble du processus consomme également énormément d'énergie. L'efficacité du dessalement basé sur l'utilisation de membranes est d'autre part limitée par la précipitation des sels minéraux qui provoque un entartrage de la surface, ainsi que par un encrassement biologique dû aux bactéries, deux phénomènes qui raccourcissent la durée de vie des membranes. «Pour réduire l'entartrage et l'encrassement, et donc la nécessité de remplacer ces membranes coûteuses, on utilise un dosage continu d'agents antitartre ainsi que des stratégies de chloration et de déchloration», explique Christiane Chaumette de l'Institut Fraunhofer en génie des interfaces et biotechnologie, coordinatrice du projet. Le projet NAWADES a réuni un consortium européen de partenaires de haut niveau spécialisés dans la production et l'utilisation des membranes, afin de conduire une recherche sur l'amélioration des techniques de dessalement de l'eau de mer. Il s'est pour cela intéressé aux fondamentaux: la membrane elle-même et la prise en compte du processus complet, depuis le captage de l'eau de mer jusqu'au rejet des effluents. Le consortium a utilisé des technologies telles que la modification par plasma de la surface de la membrane ainsi que des procédés intégrés d'irradiation par UV qui permettent de lutter contre l'encrassement biologique de la membrane. Le nouveau dispositif de dessalement a été conçu pour s'auto-nettoyer en utilisant un dispositif incurvé doté de LED. La lumière projetée active un catalyseur au dioxyde de titane (TiO2) contenu dans les membranes en fluorure de polyvinylidène (PVDF) ou en alumine. Le projet a également étudié la possibilité de surveiller l'encrassement et l'entartrage en utilisant des comparaisons de l'impédance électrique. Le dispositif à LED et les membranes autonettoyantes ont été intégrés à des prototypes de démonstration qui ont été testés sur site pendant la phase pilote de NAWADES, dans l'usine de dessalement d'El Prat de Llobregat à Barcelone, en Espagne. Quatre versions différentes des membranes d'ultrafiltration ont été testées au cours de la démonstration, à la fois dans des configurations de filtration frontale et de filtration tangentielle, avec et sans irradiation par LED-UV. «Le fait d'avoir été témoin de l'évolution de la technologie de NAWADES, depuis les tests en laboratoire jusqu'à la phase de démonstration et à la mise au point de concepts commercialisables, a constitué une expérience enrichissante. Je suis également personnellement reconnaissante envers nos partenaires industriels, qui ont permis de publier en temps opportun plusieurs résultats de la recherche», déclare Mme Chaumette. Les partenaires de NAWADES ont investi dans 2 demandes de brevet, dont un a déjà été délivré. Les partenaires, qui ont signé un accord d'exploitation de la technologie de NAWADES, poursuivent le développement de technologies spécifiques dans le cadre de partenariats bilatéraux et trilatéraux.
Mots‑clés
NAWADES, dessalement, système à membrane, eau de mer, osmose inverse, encrassement, entartrage