Leila Pres - Dessalement de l'eau de mer et saumâtre

Projet Personnel Master Recherche 1ère année ‘Procédés et biotechnologies de l’environnement’

Dessalement de l’eau de mer et de l’eau saumâtre par energie solaire Leila RODRIGUES REIS

Mai/2011

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Plan • Les ressources non conventionnelles: promesse ou menace? • Les eaux salines et le dessalement

• Le dessalement , au coeur des enjeux croisés eau – énergie • Conclusion: évaluation environnementale et economique 27/05/2011 11:02

Leila Rodrigues Reis

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Géographie des tensions sur la ressource en eau

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3 Source: IWMI, WRI, Kassel University

Les ressources non conventionnelles: des domaines d’emploi différenciés Eau potable Dessalement

?

Irrigation Réutilisation Industrie

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Dessalement et Réutilisation en tant que «nouvelles» ressources • Le dessalement est vraiment une nouvelle ressource – Première application à usage urbain en 1975 (Riyad) – Le dessalement augmente la ressource en eau douce 27/05/2011 11:02


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Le potentiel à long terme du dessalement • 39% de la population mondiale vit à moins de 100km de la mer: (soit 2,4 Milliards hab.) • 2% à 3% de la production mondiale d’eau potable provient du dessalement • Le dessalement n’est plus réservé aux régions arides (Londres , New York …) ni aux pays riches (Cap Vert…) 27/05/2011 11:02


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Evolution historique des coûts de dessalement (conditions optimales)

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Le dessalement , un élément clé dans l’adaptation au changement climatique … • La capacité installée s’est accrue de 160% pendant les 10 dernières années • Le dessalement est déjà une ressource pour plus de 200 millions d’hommes • Le dessalement d’eau de mer devient une ressource compétitive dans les zones côtières (< 0.85$/m3 ) 27/05/2011 11:02


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… ou une technologie incompatible avec le développement durable? • “Ocean water desalination harms marine ecosystems , promotes unsound coastal zone management , wastes energy and impacts human health” (Food and Water Watch) • Le dessalement d’eau de mer requiert autant dénergie qu’un pompage sur 1,000m de dénivellation • Le coût de l’énergie représente en moyenne: – 50% des coûts de fonctionnement – 30% du coût de l’eau produite 27/05/2011 11:02


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Differentes eaux salines • Salinité de l'eau de mer – La salinité mesure la concentration en sels dissous – Plus proche des tropiques → plus de salinité

– Les variations de salinité existent en fonction du bilan précipitations-évaporation – La salinité peut être très différente dans le cas des mers fermées ou peu ouvertes sur les masses océaniques 27/05/2011 11:02


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Differentes eaux salines • Salinité de l'eau saumâtre – L’eau saumâtre est souvent un mélange d'eau de mer et d'eau douce – On trouve: • dans les estuaires des fleuves, • dans les nappes phréatiques souterraines surexploitées exposées au risque d'intrusion saline, • dans les eaux souterraines fossiles situées à grande profondeur et les réseaux de drainage des terres qui collectent les effluents des périmètres d'irrigation. 27/05/2011 11:02


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Généralités sur le dessalement • Le dessalement est un processus permettant d'extraire le sel de l'eau saline pour produire de l'eau douce.

Schéma général d’une installation de dessalement

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Le dessalement, au coeur des enjeux croisés eau - énergie

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Deux familles bien différenciées Distillation

Séparation membranaire

Process dominant

Détentes Multi Etages (MSF)

Osmose inverse (RO)

Maturité

Technologie mûre , coûts stabilisés Technologie éprouvée mais évolutive, marges de progrès

Source d’énergie

Chaleur résiduelle de centrales thermiques (cogén.)

Electricité

Taille

Fortes économies d’échelle

Peu d’économies d’échelle

Flexibilité

Production d’eau liée à la production d’électricité

Adaptable à la demande d’eau

Points critiques

Corrosion

Qualité de l’eau à dessaler

Domaine d’emploi privilégié

Eaux de mers fortement salées , pays pétroliers

Eaux saumâtres , pays sans ressources pétrolières

Concurrence

Grands ensembliers peu nombreux Nombreux ensembliers/intégrateurs

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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil Le nord-est du Brésil • conditions semi-arides • précipitations pluviométriques faibles • sol essentiellement cristallin

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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil 313 Unités de dessalement (OI) eau saumâtre dans le Ceará 18 arrêtés 24 désactivés

35 3 233

désactivés/remaniés sans information de son opération en service

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SRH/SOHIDRA entre 2007 et 2010

Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil Principe du dessalement solaire distillation

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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil – Etude de 2 unités de dessalement à faible coût, pour un usage familial – Dimensions: • 0,5 m de longueur; • 1,25 m de largeur; • hauteurs de 0,1 et 0,4 m, correspondant aux latérales, qui prend appui sur la couverture en verre, avec une superficie de 0,8375 m2 et une épaisseur de 5 mm, formant un angle ά = 26,6° avec l'horizontale et un angle de 63,4° avec la verticale 27/05/2011 11:02


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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil

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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil – Paramètres: • hauteur du niveau d'eau (correspondant à 10 L et 20 L); • salinité de l’eau (0 mg/L, 800 mg/L et 1600 mg/L); • débit d'eau dessalée; • rayonnement solaire. 27/05/2011 11:02


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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil – Variables déterminés (station météo x pluviomètre) pendant 24 heures/jour, stockées dans un enregistreur de données connecté à la machine de dessalement • Le rayonnement solaire; • La température de surface de l'eau, Teau; • Température du fluide (air dans la machine de dessalement); • Température de la vitre, Tverre; • Volume d'eau produit par intervalle de temps. 27/05/2011 11:02


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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil – Résultats Hauteur du Volume Volume Concentration Concentration Efficacité Expérience niveau distillé I distillé II I (mg/L) II (mg/L) (%) (L/jour) (L/jour) d'eau (L) 1

10

0

2,3

800

1,95

85

2

10

0

1,3

1600

1,0

71

3

20

0

2,3

800

1,5

65

4

20

0

2,6

1600

1,5

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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil – Expérience réalisé avec de l'eau saumâtre d'un puits artésien –Alagoas – Caractéristiques de l'eau produite: • inodore, • insipide, • incolore, • et une concentration en sel de l'ordre de 200 mg/L 27/05/2011 11:02


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Dessalement de l’eau par energie solaire • Cas du Brésil – Expérience réalisé avec de l'eau saumâtre d'un puit artésien – Alagoas

Aspect visuel de l'eau artésienne à l’entrée et à la sortie de l’usine de dessalement.

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Impact environnemental du dessalement

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Le dessalement est une option à considérer face au transport de l’eau à grande distance • Comparaison des coûts entre dessalement et aqueduc pour une ville littorale

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Conclusion • Comme l’eau est stockable , le dessalement est un bon candidat pour utiliser les énergies renouvelables. • La maîtrise – de la consommation d'énergie, – l'emploi de source d'énergies alternatives – et le suivi en continue de l'impact des rejets de concentrat sur l'environnement

sont aujourd'hui au coeur des préoccupations des acteurs du monde de l'eau. 27/05/2011 11:02


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FIN Merci!

Leila Pres - Dessalement de l'eau de mer et saumâtre

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