L'expansion du dessalement face aux défis énergétiques et des saumures

L'expansion du dessalement face aux défis énergétiques et des saumures

Alors que le monde est confronté à une pénurie d'eau croissante touchant plus de 2 milliards de personnes, la technologie du dessalement connaît une expansion mondiale sans précédent. Avec plus de 20 000 installations désormais opérationnelles dans 170 pays et produisant quotidiennement plus de 110 millions de mètres cubes d'eau douce, cette technologie est devenue une pierre angulaire des stratégies de sécurité hydrique, du Moyen-Orient à la Californie. Cette montée en puissance rapide s'accompagne cependant d'arbitrages complexes entre consommation d'énergie, gestion des saumures et rentabilité qui redéfinissent l'avenir de l'industrie.

Le problème des déchets de saumure

Pour chaque litre d'eau douce produit par dessalement, environ 1,5 litre de saumure concentrée est généré comme sous-produit. Les méthodes d'évacuation traditionnelles, comme le rejet dans les eaux côtières, ont causé des problèmes environnementaux considérables, car la saumure hypersalée peut créer des « zones mortes » dans les écosystèmes marins. « Nous échangeons en fait un problème environnemental contre un autre, » déclare le Dr Akanksha K. Menon, chercheuse en durabilité de l'eau. « La saumure contient non seulement du sel mais aussi des niveaux concentrés de produits chimiques utilisés en prétraitement, des métaux lourds et d'autres contaminants qui peuvent s'accumuler dans la vie marine. »

Des recherches récentes publiées dans Nature Water montrent que la saumure contient des minéraux précieux comme le magnésium, le calcium, le potassium et même des traces de lithium. Cela a suscité un intérêt pour les approches de « minage de saumure » qui transforment les déchets en opportunités économiques. Les technologies de rejet liquide nul (ZLD) peuvent récupérer jusqu'à 98,6 % de l'eau de la saumure, mais elles s'accompagnent de pénalités énergétiques importantes pouvant doubler les coûts opérationnels.

Percées dans l'intégration des énergies renouvelables

Le caractère énergivore du dessalement reste le plus grand défi. L'osmose inverse, la technologie dominante, nécessite typiquement 3 à 10 kilowattheures par mètre cube d'eau produit. Avec l'expansion de la capacité mondiale de dessalement, cela se traduit par d'énormes besoins énergétiques équivalant à alimenter des millions de foyers.

Des solutions innovantes émergent. L'entreprise norvégienne Flocean développe la première installation de dessalement sous-marine commerciale au monde, opérant à 400-600 mètres sous le niveau de la mer et utilisant la pression naturelle de l'océan pour réduire la consommation d'énergie de 50 %. « Notre technologie utilise la pression propre de l'océan au lieu de pompes énergivores, » explique le PDG de Flocean. « Cela représente un changement de paradigme dans notre réflexion sur l'empreinte énergétique du dessalement. »

Selon une revue exhaustive dans Energy Conversion and Management, l'osmose inverse alimentée par l'énergie des vagues présente actuellement les coûts de production les plus bas parmi les options renouvelables, suivie par les procédés thermiques solaires. Le Moyen-Orient, notamment l'Arabie saoudite et les Émirats arabes unis, mène l'intégration de l'énergie solaire avec le dessalement, avec d'immenses projets combinant des panneaux photovoltaïques et des technologies membranaires avancées.

Tendances des coûts et réalités économiques

Les coûts du dessalement ont considérablement baissé au cours de la dernière décennie, passant de 2-3 dollars par mètre cube à 0,50–1,50 dollar aujourd'hui. Cette réduction découle d'améliorations technologiques dans l'efficacité des membranes, les dispositifs de récupération d'énergie et les économies d'échelle. Cependant, l'intégration des énergies renouvelables et la gestion avancée des saumures ajoutent de la complexité à cette équation économique.

« L'économie du dessalement devient plus nuancée, » note un analyste en infrastructures hydrauliques. « Alors que les coûts de base de l'osmose inverse continuent de baisser, l'ajout de l'intégration d'énergies renouvelables ou de systèmes de rejet liquide nul peut augmenter les coûts de 30 à 100 %. La question devient : quel prix les communautés sont-elles prêtes à payer pour une eau véritablement durable ? »

Les technologies émergentes comme les membranes en graphène promettent de réduire l'utilisation d'énergie jusqu'à 30 %, tandis que les systèmes hybrides combinant dessalement et recyclage des eaux usées offrent des approches plus holistiques de la gestion de l'eau. L'installation israélienne de Sorek, la plus grande usine d'osmose inverse au monde, a atteint une efficacité remarquable grâce à une innovation continue dans la récupération d'énergie et la technologie membranaire.

La voie à suivre

L'avenir du dessalement réside dans des solutions intégrées abordant simultanément les défis énergétiques, des saumures et des coûts. Les systèmes de dessalement distribués alimentés par des sources renouvelables locales représentent une approche prometteuse, en particulier pour les communautés côtières et les États insulaires. Ces systèmes à petite échelle peuvent être adaptés aux conditions locales et éviter les exigences d'infrastructure massive des méga-installations traditionnelles.

Les cadres politiques évoluent pour encourager les pratiques durables. La Californie a récemment mis en œuvre une réglementation obligeant les nouvelles installations de dessalement à incorporer des énergies renouvelables et une gestion avancée des saumures, créant un précédent que d'autres régions en stress hydrique pourraient suivre.

Alors que le changement climatique intensifie la pénurie d'eau, le dessalement jouera un rôle de plus en plus vital dans la sécurité hydrique mondiale. La capacité de l'industrie à équilibrer l'expansion avec la durabilité déterminera si elle fait partie de la solution ou crée de nouveaux problèmes environnementaux. Avec une innovation continue dans l'intégration des renouvelables, la valorisation des saumures et la réduction des coûts, le dessalement peut encore tenir sa promesse de source fiable d'eau douce pour un monde assoiffé.