Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les membranes de filtration, connues depuis le début du XXème siècle, connaissent un essor en traitement de l’eau depuis les années 1980.Par le large éventail de seuils de coupure qu’elles offrent, les opérations de microfiltration, d'ultrafiltration, de nanofiltration et d'osmose Inverse, se placent comme des technologies de choix dans la palette du traitement des eaux. Cet article propose un aperçu des potentialités de ces technologies, illustrées de quelques exemples dans les domaines du dessalement de l’eau de mer, de la production d’eau destinée à la consommation humaine à partir des eaux douces et du traitement des eaux usées en vue de leur réutilisation.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Christel CAUSSERAND : Professeure UPS Laboratoire de génie chimique, Université de Toulouse, CNRS, INPT, UPS, Toulouse, France
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Claire ALBASI : Directrice de recherche CNRS Laboratoire de génie chimique, Université de Toulouse, CNRS, INPT, UPS, Toulouse, France
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Hélène ROUX de BALMANN : Directrice de recherche CNRS Laboratoire de génie chimique, Université de Toulouse, CNRS, INPT, UPS, Toulouse, France
INTRODUCTION
Le programme phare des Nations unies pour l’eau, World Water Assessment Program (WWAP), réunissant l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et l’UNICEF, estime que chaque être humain a besoin d’au minimum 20 à 50 L d’eau propre chaque jour pour satisfaire ses besoins. Près de 2 personnes sur 10 sont encore privées d’eau potable et plus d’un milliard d’êtres humains sont réduits à consommer de l’eau potentiellement contaminée. La pollution des eaux par les rejets issus de l’industrie, de l’agriculture et des eaux usées domestiques a des conséquences dramatiques. La plus préoccupante est la propagation de maladies, au premier rang desquelles le choléra, la typhoïde ou la dysenterie. On estime que 80 % des maladies prévalant dans les pays en développement seraient directement liées à un accès défaillant à l’eau potable et aux équipements sanitaires.
Les ressources en eau douce sont limitées : l’accroissement prévisible de la population et le développement industriel font craindre une rupture des ressources en eau aux conséquences bien plus graves que celles qui résulteront de la fin des réserves pétrolières. Il y a des substituts au pétrole, pas à l’eau. Ainsi, 47 % de la population devrait connaitre un stress hydrique à l’horizon 2030, contre 40 % actuellement (source UNESCO).
Qualité de l’eau distribuée et quantité suffisante sont donc les critères à concilier pour le traitement des eaux. Les opérations de séparation par membranes (osmose inverse OI, nanofiltration NF, ultrafiltration UF, microfiltration MF) sont bien placées pour atteindre ces objectifs. En effet, comme les membranes jouent le rôle de barrière physique, elles produisent avec une grande fiabilité une eau de qualité pour la consommation humaine et l’industrie, que ce soit à partir d’eaux douces ou d’eaux salées. Introduites dans le traitement des eaux usées, ces opérations de séparation permettent un recyclage ou/et une réutilisation de l’eau réglant ainsi, potentiellement, le problème de la quantité.
Le glossaire en fin d’article récapitule les définitions de l’article et celles nécessaires à sa compréhension.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2006 par Philippe APTEL
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Dessalement des eaux de mer et des eaux saumâtres
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1. Principe général de la filtration membranaire
La filtration membranaire est un procédé de séparation physique en phase liquide. Elle repose sur le principe de perméation à travers une membrane permsélective. Cette membrane permsélective, selon ses caractéristiques intrinsèques et son mode d’utilisation, constitue une barrière permettant (ou favorisant) certains transferts de matière et en limitant d’autres (figure 1). Les forces motrices permettant la perméation à travers la membrane peuvent être la diffusion d’une des deux phases (transport actif) mais également des différentiels de pressions, de concentrations, ou de potentiels électriques (transport passif).
En fonction de la taille de ses pores, la membrane de filtration constitue une barrière physique absolue pour des molécules ou particules de taille supérieure à un certain seuil. C’est l’avantage principal que présente la filtration membranaire en comparaison aux traitements conventionnels. En effet, ceux-ci consistent en une filtration sur média granulaire (sable et/ou charbon actif), qui ne constitue pas un filtre absolu. Contrairement à la filtration membranaire, la qualité de l’eau filtrée par procédé traditionnel dépend grandement de l’eau brute traitée.
À l’issue d’une opération de filtration membranaire, deux phases sont obtenues :
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le rétentat (ou concentrat) dans lequel se concentrent les molécules et/ou particules retenues par la membrane ;
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le perméat, exempt des molécules et/ou particules retenues.
1.1 Domaines de la filtration membranaire
Les performances de filtration des procédés membranaires utilisant la pression comme force agissante sont évaluées par les notions de productivité (perméabilité) et d’efficacité (sélectivité).
Il est d’usage de séparer les membranes en différentes catégories selon leurs capacités de rétention et de définir ainsi des domaines de filtration. Les principaux domaines de filtration en fonction de la taille moyenne de pores des membranes, ainsi que la correspondance avec les molécules et particules retenues sont représentés sur la figure 2 ...
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Principe général de la filtration membranaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Global Water intelligence/water desalination report (GWI/WDR) (2015).
-
(2) - CABASSUD (C.), ROUX-DE BALMANN (H.) - Dessalement de l’eau de mer. - Dans « L’eau à découvert » CNRS Éditions, ISBN : 978-2-271-08829-1, 19 nov. 2015.
-
(3) - AMY (G.), GHAFFOUR (N.), LI (Z.), LIJO (F.), LINARES (R.), MISSIMER (T.), LATTEMAN (S.) - Membrane-based seawater desalination: present and future prospects. - Desalination, 401, p. 16-21 (2017).
-
(4) - ALBASI (C.), APTEL (P.) - Les technologies membranaires. - Dans « L’eau découvert » CNRS Éditions, ISBN : 978-2-271-08829-1, 19 nov. 2015.
-
(5) - GIJSBERTSEN-ABRAHAMSE (A.J.), CORNELISSEN (E.R.), HOFMAN (J.A.M.H.) - Fiber failure frequency and causes of hollow fiber integrity loss. - Desalination, 194, p. 251-258 (2006).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Filtration membranaire (OI, NF, UF, MFT) – Aspects théoriques : mécanismes de transfert.
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Filtration membranaire (OI, NF, UF, MFT) – Aspects théoriques : perméabilité et sélectivité.
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Filtration membranaire (OI, NF, UF) – Mise en œuvre et performances.
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Filtration membranaire (OI, NF, UF) – Caractérisation des membranes.
ANNEXES
Dessalement de l’eau de mer : les évolutions nécessaires pour accompagner l’essor du secteur/Énergies et environnement http://www.energie.sia-partners.com http://www.lenntech.fr/
ANSES « Réutilisation des eaux grises pour des usages domestiques : une pratique à encadrer », publié le 29 avr. 2015 https://www.anses.fr
Fiche technique CEMAGREF « Les bioréacteurs à membrane pour le traitement des effluents urbains » https://epnac.irstea.fr
Projet NEOPHIL, site Pole EAU http://www.pole-eau.com
Université de Toulouse, CNRS-LGC, INSA-LISBP, Aquasource, Polymem, ABC Membranes et Ederna http://www.dailymotion.com
Agence de l’eau RMC (Rhône Méditerranée Corse) https://www.eaurmc.fr
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