Nouvelle technologie de dessalement pour atténuer la pénurie d'eau mondiale

Désalinisation: transformer l'océan en eau potable

Avez-vous déjà imaginé allumer votre robinet pour trouver de l'eau qui ne provient pas de rivières ou de lacs, mais des vastes océans?Les ressources en eau douce sont de plus en plus rares.La technologie de dessalement est en train de devenir une solution potentielle à la pénurie d'eau dans le monde entier. Mais comment exactement l'eau de mer se transforme-t-elle en eau potable? Quelles sont les technologies courantes actuelles?Et que réserve l'avenir à ce processus vital??

La désalinisation consiste à éliminer le sel de l'eau de mer afin de répondre aux normes en matière d'eau potable.Bien que le concept puisse sembler simple, le processus représente une remarquable intersection de la physique, de la chimie et de la science des matériaux.

Les origines de la désalinisation moderne remontent à la Seconde Guerre mondiale. En 1952, le Congrès américain a adopté la loi sur l'eau salée, fournissant un soutien fédéral au développement de la technologie de désalinisation.Après des décennies de progrèsLa désalinisation est devenue de plus en plus rentable, ce qui la rend compétitive pour les applications municipales, industrielles et commerciales.

Un moment marquant est venu en 1961 lorsque l'une des premières grandes usines de démonstration de dessalement des États-Unis a ouvert ses portes à Freeport, au Texas.Le Département de l'Intérieur pourrait produire 1 million de gallons (environ 3Le président John F. Kennedy a personnellement activé la centrale depuis la Maison Blanche, déclarant dans son discours: "No water resources program is of greater long-range importance than our efforts to convert water from the world's most abundant and lowest-cost natural resource—the ocean—into water suitable for homes and industryCette percée pourrait mettre fin aux luttes féroces entre voisins, États et nations".

Les paroles de Kennedy demeurent pertinentes aujourd'hui: la dessalement représente plus qu'une simple technologie, elle offre l'espoir de résoudre les crises hydriques et de promouvoir la paix et le développement mondiaux.

Le principe fondamental de la dessalement consiste à séparer l'eau de mer à haute salinité en deux flux: l'eau douce à faible salinité (eau produite) et la saumure très concentrée (eau rejetée).Les technologies mondiales actuelles de dessalement se divisent en deux grandes catégories: méthodes thermiques et méthodes à membrane.

Le dessalement thermique chauffe l'eau de mer pour produire de la vapeur, qui se condense ensuite en eau douce.Les méthodes thermiques primaires comprennent::

• Flash à plusieurs étapes (MSF):La technologie thermique la plus mature, MSF, fonctionne par un "flashing" séquentiel.La vapeur condensée devient de l'eau douce..Même si MSF gère de manière fiable de grands volumes, ses besoins en énergie sont importants.
• Distillation à effets multiples (MED):Similaire à MSF, mais utilise plusieurs évaporateurs à différentes pressions.MED nécessite moins d'énergie que MSF mais implique un équipement plus complexe.
• Distillation par compression par vapeur (VCD):Utilise des compresseurs de vapeur pour augmenter la température et la pression de la vapeur, puis utilise cette vapeur comprimée pour chauffer l'eau de mer.

Bien qu'elles aient fait leurs preuves, les méthodes thermiques restent énergivores et coûteuses, principalement utilisées dans des régions riches en énergie comme le Moyen-Orient.

Les méthodes à membrane utilisent des membranes semi-perméables qui bloquent le sel tout en permettant le passage des molécules d'eau.

• Électrodialyse (ED) et inversion de l'électrodialyse (EDR):Processus à tension qui déplacent les ions à travers des membranes sélectives, séparant l'eau douce de la saumure.
• Le système d'échantillonnage doit être conforme aux exigences de la présente annexe.La technologie de membrane dominante aujourd'hui. RO applique une pression pour forcer l'eau de mer à travers des membranes qui bloquent le sel. Les composants clés comprennent:
  • Systèmes de prétraitementpour éliminer les impuretés
  • Pompes à haute pression(150 psi pour l'eau saumâtre, 800 à 1000 psi pour l'eau de mer)
  • Modules à membrane(modèles à enroulement en spirale ou à fibre creuse)
  • Après traitementpour stabilisation et désinfection de l'eau

Les progrès réalisés dans le domaine de l'OR, y compris l'amélioration des matériaux de membrane et des dispositifs de récupération d'énergie, ont considérablement réduit les coûts d'exploitation.et une durée de vie plus longueLes systèmes de récupération d'énergie peuvent réduire de 25 à 35% la consommation d'énergie des RO.

Au début des années 2000, la capacité mondiale de dessalement a atteint environ 7 milliards de gallons par jour (26,5 millions de tonnes), répartis également entre les méthodes thermiques et les méthodes à membrane.La capacité a augmenté de près de 12% par anAujourd'hui, plus de 8 600 usines de dessalement sont en activité dans le monde, dont environ 20% aux États-Unis, soit le plus grand nombre de tous les pays, mais la deuxième en capacité totale.

Malgré ses promesses, la dessalement est confrontée à des défis importants:

• Coût:En particulier pour les méthodes thermiques, la réduction des coûts reste cruciale pour une adoption plus large.
• Utilisation de l'énergie:Les exigences énergétiques élevées, en particulier pour les procédés thermiques, nécessitent des améliorations de l'efficacité.
• Impact sur l'environnement:Les rejets de saumure présentent des risques écologiques s'ils ne sont pas gérés correctement.
• Purification par membrane:L'accumulation de contaminants réduit les performances de l'OR et la durée de vie de la membrane.

Les développements émergents pointent vers plusieurs tendances clés:

• Matériaux à membrane avancée:Développer des membranes avec un plus grand flux, rejet du sel et résistance à l'encrassement.
• Renforcement de la récupération énergétique:Amélioration des systèmes qui récupèrent l'énergie des ruisseaux de saumure.
• Gestion de la saumure:Créer des méthodes de traitement de la saumure plus sûres et plus efficaces.
• Intégration des énergies renouvelables:Combiner le dessalement avec l'énergie solaire, éolienne et d'autres sources d'énergie propre.

La désalinisation constitue une solution essentielle à la pénurie mondiale d'eau.contribuer à assurer l'avenir durable de l'humanité.