8 Mai, 2019

Une nouvelle méthode de dessalement pourrait sortir l’industrie – et l’environnement – d’un saumurage très salé

Biotechnologie, Business, Environnement, Technologie

Les chercheurs pensent que la méthode de dessalement par extraction au solvant à température variable pourrait être transformatrice pour l’industrie de l’eau

La « saumure hypersaline » est une eau usée industrielle dont le niveau de sel dépasse même celui de l’eau de mer. C’est un gros problème coûteux et destructeur qu’une équipe d’ingénieurs de l’Université Columbia à New York espère résoudre avec leur méthode de dessalement au solvant.

Sous-produit de la production de pétrole et de gaz, des centrales électriques à combustible fossile, de la désulfuration des gaz de combustion, de la lixiviation des décharges, des effluents industriels et du dessalement intérieur, les saumures hypersalines sont difficiles et coûteuses à traiter. Si elles sont mal gérées, elles peuvent causer de graves dommages aux eaux de surface et souterraines. Disposer d’une méthode efficace et abordable pour traiter ces saumures pourrait rendre d’énormes quantités d’eau disponibles pour l’agriculture et l’industrie, et même comme source possible d’eau potable.

C’est avec ces défis à l’esprit que les ingénieurs de l’Université Columbia à New York ont mis au point une méthode d’extraction de l’eau douce de ces saumures à base de solvant qui est efficace, efficiente et peu coûteuse, et qu’ils ont baptisée » extraction par solvant à température variable » ou TSSE (Temperature Swing Ssolvent Extraction).

Il existe actuellement deux principales méthodes de dessalement des saumures hyper salines : l’osmose inverse et la distillation. L’osmose inverse convient à l’eau à faible concentration en sel, mais pour les saumures hypersalines, la haute pression requise est très coûteuse et énergivore. La distillation, qui permet d’évaporer la saumure, nécessite également une quantité d’énergie prohibitive.

En revanche, la méthode TSSE – mise au point par une équipe de Columbia Engineering dirigée par le professeur assistant Ngai Yin Yip – est d’une simplicité remarquable. Elle utilise un solvant dont la solubilité dans l’eau dépend de la température. Variez la température, et vous variez la solubilité. Ce solvant est ajouté à la saumure, où il flotte au-dessus du liquide plus dense chargé de sel. A température ambiante, l’eau de la saumure est aspirée dans le solvant.

Après cette étape, le solvant est aspiré et réchauffé à une température inférieure à 70 °C. La nature « à variation de température » du solvant le démixe ensuite de l’eau (rappelez-vous qu’il s’agit d’un solvant dépendant de la température et qu’à des températures plus élevées, il contient moins d’eau). L’eau dessalée qui en résulte se dépose ensuite au fond et est recueillie.

Illustration décrivant la production d’eau douce à partir de saumures hypersalines par extraction par solvant à température variable.

« J’ai pensé que l’extraction par solvant pourrait être une bonne solution de rechange au dessalement qui est radicalement différente des méthodes conventionnelles parce qu’elle est sans membrane et qu’elle ne repose pas sur un changement de phase par évaporation « , précise Ngai Yip. « Nos résultats montrent que le TSSE pourrait être une technologie perturbatrice, efficace, efficiente et évolutive, et qu’il peut être alimenté de manière durable. »

Et en parlant de durabilité, les exigences de basse température pour le processus sont l’un de ses éléments les plus attrayants. Selon l’emplacement de la technologie, cette chaleur inférieure à 70°C peut être fournie de manière conventionnelle à faible coût, ou de manière durable à partir de sources telles que l’énergie solaire à faible concentration, la chaleur perdue sur site provenant de procédés industriels ou la géothermie à puits peu profond.

« Nous pensons que le TSSE va transformer l’industrie de l’eau « , estime Ngai Yip. « Il peut remplacer la pratique courante de distillation coûteuse pour le dessalement des saumures à haute salinité et s’attaquer aux salinités plus élevées que l’osmose inverse ne peut traiter.

Cela améliorera radicalement la durabilité du traitement de l’eau de production, des concentrés de dessalement à l’intérieur des terres, des lixiviats de décharges et d’autres flux hypersalins d’importance croissante. Nous pouvons éliminer les problèmes de pollution causés par ces saumures et créer une eau plus propre et plus utilisable pour notre planète. »

L’étude de Columbia a montré que le TSSE est capable de dessaler des saumures avec une salinité jusqu’à sept fois supérieure à celle de l’eau de mer. Il s’agit d’une amélioration considérable par rapport à l’osmose inverse, l’étalon-or actuel pour le dessalement.

Un récent document de l’Université des Nations Unies intitulé « UN Warns of Rising Levels of Toxic Brine as Desalination Plants Meeting Water Needs » parle du besoin urgent de traiter efficacement les saumures hypersalines créées dans la production d’eau potable, indiquant que pour chaque litre d’eau douce que ces usines produisent, 1,5 litre de saumure est également créé. Globalement, cela représente 142 millions de mètres cubes de saumure hypersaline par jour, soit – sur une année – assez pour couvrir la Floride de 30 cm de saumure. Ceci exclut bien sûr les saumures hypersalines résultant d’autres activités industrielles, ce qui rend le problème encore plus urgent.