Présentation
Auteur(s)
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Patrick DANIS : Ingénieur ENSIA - Ancien Chef de projet chez Degrémont
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Lire l’articleINTRODUCTION
Avant l’ouverture du canal de Suez, le voyageur en route pour les Indes affrontait une navigation périlleuse autour de l’Afrique. Si, par malheur, une tempête jetait le navire sur certaines côtes désertiques de la Namibie, les rescapés cherchaient désespérément de l’eau douce. Ceux qui ont survécu ont appelé cette rive la côte des squelettes. Ce point de géographie, tout à fait macabre, illustre l’immense inégalité de la répartition de l’eau douce sur les continents, qui, par ailleurs, représente moins de 3 % de la quantité totale (eaux douces + eaux saumâtres + eaux de mer).
À la surface des océans, l’eau s’évapore sous l’action du soleil, puis se condense et précipite sur des lieux privilégiés : c’est le cycle naturel de l’eau dont la reproduction industrielle dans le but d’obtenir de l’eau potable n’intervient qu’à partir des années 1950. Cinquante ans plus tard, la production mondiale d’eau douce à partir d’eaux saumâtres ou salées dépasse 25 × 106 m3/j. Les principaux pays producteurs sont par ordre d’importance décroissante : l’Arabie Saoudite (25 %), les États-Unis (15 %), les Émirats Arabes Unis (10 %) et le Koweït (5 %).
En admettant une consommation moyenne de 250 L/(j × habitant), on évalue (de façon très approximative) la population desservie par les unités de dessalement à 100 millions d’habitants. De ce point de vue, l’importance de l’industrie du dessalement reste faible, mais la croissance, de l’ordre de 8 % par an (source Figaro 31/07/02), est soutenue par une demande toujours en hausse et une baisse du prix de revient de l’eau produite à partir d’eau de mer.
Les deux procédés les plus répandus sont la distillation et l’osmose inverse.
Après la description du principe des procédés les plus répandus, notre objectif sera d’exposer les facteurs clés du dimensionnement. Le tableau récapitulatif des avantages et des points critiques facilitera l’orientation du lecteur vers la technique la plus appropriée à son cas. Pour aller plus loin, la consultation d’un ou mieux de plusieurs constructeurs est indispensable. Ils disposent de logiciels, qui, tout en prenant en compte les derniers développements de leurs techniques, produisent des résultats pointus, qui facilitent l’optimisation du choix selon les critères retenus par l’utilisateur.
Comme toute implantation industrielle, l’étude préliminaire d’une unité de dessalement commence par la recherche des données de base :
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caractéristiques de l’eau de mer ;
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besoins en eau douce actuels et futurs ;
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géographie des sites envisagés : accès, localisation des consommateurs, etc. ;
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énergies disponibles : électrique et/ou thermique, volume versus coût, réglementation applicable. La pertinence du résultat final dépend évidemment de la fiabilité des données recueillies.
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Distillation par détentes successives4. Compression de vapeur
4.1 Compression mécanique de vapeur
4.1.1 Principe et consommation d’énergie
Dans une cellule de distillation, on constate que l’enthalpie de la vapeur émise est peu différente de celle utilisée pour le chauffage, d’où l’idée de comprimer la vapeur émise et de s’en servir comme fluide chauffant (figure 3).
prenons le cas d’une cuve contenant de l’eau en présence de sa vapeur à ts1 = 70 ˚C (pression absolue correspondante : 0,31 bar), l’enthalpie de la vapeur considérée saturée sèche est H1 = 2 625 kJ/kg.
Comprimons cette vapeur à une pression absolue de 0,47 bar. Considérant en première approche qu’il s’agit d’une compression à entropie constante avec un rendement de 100 %, la nouvelle enthalpie est H2 = 2 700 kJ/kg (température de saturation ts2 = 80 ˚C).
Pour obtenir 1 kg de vapeur de réchauffage à 80 ˚C, on aura donc fourni une énergie de :
ce qui correspond, pour le transfert de chaleur, à une différence de température :
En pratique, le rendement global η de la compression de vapeur est de l’ordre de 0,75. L’énergie consommée pour produire 1 m3 de distillat est donc :
Il faut alors comparer le coût de 27,8 kWh à celui d’une tonne de vapeur. Ce dernier est souvent plus avantageux. C’est...
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Compression de vapeur
ANNEXES
1 Schéma et implantation d’unités
Le schéma d’une unité de thermocompression à quatre effets est donné figure .
Les photographies (figures , et ) présentent quelques unités de dessalement implantées dans le monde.
HAUT DE PAGE
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE2.1 • Constructeurs de distillation
Sté Internationale de Dessalement d’Eau de Mer SIDEM (Groupe Vivendi Water/OTV) – Paris
WEIR ENTROPIE SA http://www.entropie.com
HAUT DE PAGE2.2 • Fournisseurs de membranes
Filmtec Corp. Division of Dow Chemical Co.
Dow Deutschland Inc. – Allemagne http://www.dow.com/liquidseps
Hydranautics Corp., siège à Oceanside/Californie
Hydranautics France http://www.membranes.com
Toray ROMEMBRA (Reverse Osmosis Membrane Elements).
Ropur AG – Suisse ...
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