Dessalement de l’eau de mer

Dessalement nucléaire

fresh drinking water
Eau douce potable.
  • De nombreuses régions du monde souffrent d’une pénurie d’eau potable qui pourrait bien en freiner le développement.
  • L’énergie nucléaire est déjà utilisée pour le dessalement et elle pourrait l’être bien davantage encore.
  • Le dessalement nucléaire est généralement très concurrentiel sur le plan des coûts par rapport au dessalement à l’aide de combustibles fossiles.

Dans de nombreux endroits, il n’est pas facile d’avoir de l’eau potable. Près d’un cinquième de la population mondiale n’y a pas accès et cette proportion va beaucoup augmenter avec l’accroissement démographique. Les régions arides et semi-arides de l’Asie et de l’Afrique du Nord sont les plus touchées.

L’eau douce est cruciale pour le développement durable. Lorsqu’on ne peut pas la tirer des cours d’eau et des aquifères, il faut en produire en dessalant l’eau de mer ou l’eau saumâtre. À long terme, la demande ira en augmentant, car on aura aussi besoin d’eau pour en extraire de l’hydrogène.

Dessalement

La plupart des installations de dessalement actuelles utilisent des combustibles fossiles et contribuent donc à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre. À l’échelle mondiale, on compte environ 15 000 usines de dessalement, qui produisent chaque jour près de 40 millions de mètres cubes d’eau douce. La plupart de ces usines se trouvent au Moyen-Orient et en Afrique du Nord et elles font appel à des procédés de distillation. La plus vaste d’entre elles produit 454 000 m³/jour.

Il existe aujourd’hui deux principales méthodes de dessalement de l’eau : l’osmose inverse et la distillation flash multi‑étages. Une minorité d’usines utilisent également d’autres techniques, comme la distillation multi‑effets ou la compression de vapeur. Tous ces procédés requièrent énormément d’énergie, de 5 à 200 kWh par m3 d’eau produite.

En Israël, quelque 10 % de l’eau consommée est produite par dessalement et le pays possède une vaste usine à osmose inverse qui fournit de l’eau au coût de 50 ¢US/m3. Malte tire les deux tiers de son eau potable du procédé d’osmose inverse. En 2005, Singapour a mis en service une grande usine utilisant ce même procédé, qui produit 136 000 m³/jour (soit 10 % des besoins du pays) au coût de 49 ¢US/m³. Dans ces trois cas, l’usine de dessalement brûle des combustibles fossiles.

Osmose inverse

desalination plant
Usine de dessalement de l’eau de mer par osmose inverse d’Ashkelon, en Israël.

L’osmose inverse consiste à forcer le passage de l’eau salée à haute pression à travers une membrane perméable à l’eau. Normalement, l’eau traverserait la membrane jusqu’à ce que les concentrations s’équilibrent, mais en raison de la pression exercée, on retrouve une plus grande proportion d’eau douce d’un côté que de l’autre. L’eau ainsi obtenue est à peu près à la pression atmosphérique, alors que l’eau salée est à une pression de 15 à 75 atmosphères.

Les principaux besoins énergétiques de ce procédé sont reliés à la mise sous pression de l’eau salée. L’osmose inverse est toutefois le procédé de dessalement qui réclame le moins d’énergie, soit de 4 à 6 kWh/m³.

Distillation flash multi étages

Dans ce procédé, l’eau salée est tout d’abord chauffée puis versée dans une cuve à basse pression, de sorte qu’une partie est instantanément vaporisée (détente éclair ou flash). La vapeur est alors recueillie et condensée sous forme d’eau dessalée. La saumure qui reste subit une succession d’abaissements de la pression, ce qui augmente chaque fois la quantité d’eau vaporisée.

Les principaux besoins énergétiques de ce procédé sont rattachés au chauffage de l’eau salée et à la régulation de la pression des cuves. Les coûts sont généralement de l’ordre de 23 à 27 kWh/m³.

Dessalement nucléaire

Les petites et moyennes centrales nucléaires sont idéales pour les usines de dessalement. Elles peuvent fournir la chaleur nécessaire aux installations de distillation flash multi étages, ainsi que l’énergie, y compris l’électricité, requise par les deux principaux types d’usines.

De nos jours, on utilise le dessalement nucléaire dans certaines régions du monde, particulièrement au Kazakhstan, en Inde et au Japon. Le réacteur à neutrons rapides BN-350 d’Aktau, au Kazakhstan, a produit jusqu’à 135 MWe d’énergie et 80 000 m³ d’eau potable par jour pendant 27 ans. On y a déjà combiné des chaudières à mazout ou à gaz pour porter la capacité de dessalement à 120 000 m³/jour à l’aide de dix appareils de distillation multi‑effets.

Le Japon possède dix usines de dessalement reliées à des réacteurs à eau sous pression destinés à la production d’électricité. Depuis leur entrée en service, ces usines ont également produit chacune de 1 000 à 3 000 m³ d’eau potable par jour et ont permis d’acquérir plus de 100 années-réacteurs d’expérience. Au début, on utilisait le procédé de distillation flash multi‑étages, mais la distillation multi‑effets et l’osmose inverse se sont avérées plus efficaces. On utilise l’eau pour le refroidissement des réacteurs.

L’Inde effectue depuis les années 1970 des recherches sur le dessalement. En 2002, elle a mis en service une usine pilote couplée à deux réacteurs (à eau lourde sous pression) de 170 MWe à la centrale nucléaire Kalpakkam, située à Madras, dans le sud-est du pays. Il s’agit d’une usine hybride recourant à l’osmose inverse (1 800 m³/jour) et à la distillation flash multi‑étages (4 500 m³/jour).

Sous les auspices de l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) de l’ONU, plus de 20 pays collaborent à la recherche sur le déploiement à grande échelle du dessalement nucléaire.

Une des stratégies élaborées consiste à utiliser les réacteurs de puissance à pleine capacité. En période de pointe, toute l’électricité produite sert à répondre à la demande du réseau; en période creuse, une partie de l’électricité sert à actionner les pompes de dessalement par osmose inverse.

Le dessalement nucléaire à l’aide de la technologie canadienne

L’entreprise canadienne CANDESAL Water Systems a été fondée pour développer le concept de dessalement nucléaire, qui combine un réacteur CANDU et une usine de dessalement par osmose inverse.

Le Pakistan met actuellement sur pied une usine de dessalement par distillation à multi‑effets couplée à son réacteur KANUPP (RELP de 125 MWe), près de Karachi. Son objectif est de produire 1 600 m3/jour (trois fois moins qu’à l’origine). Il exploite pour ses propres besoins une usine à osmose inverse d’une capacité de 454 m3/jour.

Sources :

World Nuclear Association, Dessalement nucléaire, www.world-nuclear.org/info/inf71.html.
International Atomic Energy Agency, “Non-electric applications of nuclear energy,” actes d’une réunion du groupe consultatif tenue à Djakarta, en Indonésie, du 21 au 23 novembre 1995, wwwpub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_0923_scr.pdf.
Organization of American States, « Source Book of Alternate Technologies for Freshwater Augmentation in Latin America and the Caribbean, » Chapter 2.1: Dessalement par osmose inverse, www.oas.org/dsd/publications/Unit/oea59e/ch20.htm.
CANDESAL, http://www.candesal.com/.