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010
Le dveloppement du dessalement pour faire face aux pnuries
deauLa Mditerrane abrite 60 % de la population mondiale dite pauvre
en eau, cest--dire bnficiant de moins de 1000 m3 par habitant et
par an de ressources en eau renouvelables (figure 1).
Le dessalement de leau de mer simpose, dans un certain nombre de
pays du pourtour mditerranen en situation de stress hydrique, comme
une option pour scuriser lalimentation en eau potable des
populations des villes ctires, compte tenu de laccroissement rapide
de la demande en eau dans les secteurs de lagriculture et de
lindustrie. Les plus grandes contraintes de ce systme restent sa
consommation nergtique au m3 produit et les impacts
environnementaux dus aux rejets des saumures dans le milieu
naturel. Malgr ces contraintes, les usines de dessalement se
dveloppent un peu partout dans le monde et leau dessale alimente de
plus en plus de foyers mditerranens. Aujourdhui, plus de 15 000
units de dessalement dans le monde produisent environ 56 millions
de m3/j, alors que la capacit mondiale de production en eau potable
est de lordre de 500 millions de m3/j. En Mditerrane, la production
des usines de dessalement slve 10 millions de m3/j.
Le dessalement de leau de mer : une rponse aux besoins deau
douceen Mditerrane ?
EAU
Des pnuries ont t constates ces dernires dcennies et les effets
du changement climatique global sur le cycle de leau prcipitations,
vaporation, coulements, mme sils sont encore difficilement
quantifiables des chances prcises, vont trs vraisemblablement
appauvrir les ressources en eau de la rgion, sous leffet des
lvations de tempratures et des diminutions des prcipitations.
Pour faire face cette situation, les pays mditerranens ont
recours des sources alternatives dapprovisionnement, telles que le
dessalement des eaux de mer ou des eaux saumtres (figure 2). La
production artificielle deau douce par dessalement deau de mer ou
deau saumtre souterraine a dbut dans des situations disolement
insulaire (Malte, Balares, Dalmatie, Chypre, Cyclades...),
littorales (Libye) ou dsertiques (Algrie).
Elle se dveloppe aujourdhui trs rapidement tout autour de la
Mditerrane. Le march du dessalement de leau de mer devrait
continuer crotre fortement dans
Ressources et milieux naturels
Fig. 1 : Ressources en eau naturelles renouvelables par habitant
dans les diffrents bassins lmentaires mditerranens (entre 1995 et
2005)
Sources : Diverses, cartographie Plan Bleu
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traitements et le dessalement. Aujourdhui, la consommation
dlectricit pour leau se situe environ 5 % de la consommation
dlectricit dans les PNM1 et environ 9 % dans les PSEM2 (elle
avoisine 15% en Isral). Dans la plupart des pays, ces ratios
continueront crotre pour faire face la croissance de la demande :
recours des forages plus profonds, des transferts plus complexes et
un appel grandissant lpuration des eaux uses et au dessalement.
Les besoins en nergie pour leau sont sur une pente de doublement
en 10 ans. Ils pourraient reprsenter en 2030, 15 % de la demande
globale dlectricit pour les PSEM contre 5 % pour les PNM et 10 %
pour lensemble des pays riverains de la Mditerrane (figure 3).
A lhorizon 2030, le dessalement de 30 millions de m3/j
ncessitera de 40 45 TWh et sera ainsi lorigine denviron 20 % de la
demande totale en lectricit destine au secteur de leau cet horizon.
Ce qui ncessitera linstallation dune puissance lectrique minimale
de 5000 MWe ddie au dessalement, quivalent une dizaine de centrales
cycle combin gaz, ou 4 5 tranches nuclaires.
Pour rduire la consommation dnergie pour leau, quelques champs
de recherche apparaissent prometteurs pour lavenir : les centrales
hybrides, la rcupration de lnergie de la saumure rejete par les
usines de dessalement et lutilisation des nergies renouvelables
pour le dessalement.
Le grand potentiel des pays mditerranens en nergies solaire et
olienne peut servir au dessalement Au niveau mondial, environ une
centaine dunits de dessalement associes aux nergies renouvelables
ont t construites ces 20 dernires annes. La plupart sont des
petites installations exprimentales ou de dmonstration (0,5 200
m3/j). Plusieurs sont localises en Mditerrane (Egypte, Algrie,
Tunisie, Espagne). Elles fonctionnent avec un stockage dnergie par
batteries, entranant des cots levs et ptissent du manque de
comptence locale en particulier pour la maintenance. Cependant,
lexprience montre que les units de dessalement solaire et olien
de
1 Pays du Nord de la Mditerrane2 Pays du Sud et de lEst de la
Mditerrane
Les Notes du Plan Bleu N 16 - Juillet 20102
Source : H. Boy, Plan Bleu, 2008
Fig. 2 : Rpartition de la capacit de dessalement installe en
Mditerrane (2008)
les annes venir, avec un doublement attendu dici 2016. A
lhorizon 2030, la Mditerrane pourrait mme tripler voire quadrupler
sa production par dessalement pour atteindre 30 40 Mm3/j.
Quatre pays rpartis au Nord, au Sud et lEst ont clairement opt
pour cette option.
LEspagne, avec prs de 1500 units en fonctionnement et plus de
2,5 Mm3/j de capacit installe, se situe au 4me rang mondial.
LAlgrie a mis 3 units en exploitation Arzew, Alger et Skikda,
entre 2006 et 2009, pour une capacit totale de 400 000 m3/j. Elle
vise une capacit globale de 2,5 Mm3/j par la mise en uvre de 12
nouvelles units dici 2012.
En Isral, lusine dAshkelon produit 320 000 m/j depuis 2006 et
couvre les besoins en eau potable de plus de 1,4 million de
personnes. Les trois socits (Veolia, Maris et H2ID) qui oprent pour
le dessalement dans le pays se sont engages accrotre leur
production deau potable de 25 % dici la fin 2010 dans leurs units
respectives Ashkelon, Palmachim et Hadera. Le pays poursuit un
objectif daccroissement de la production par dessalement permettant
de couvrir au moins 70 % des besoins en eau potable. Deux usines de
dessalement sont en construction Sorek et Ashdod. Le plein
rendement des installations sera atteint partir de 2013 avec une
production de 1,3 Mm3/j.
En Libye, le potentiel prometteur sur 2000 km de littoral ouvre
la voie au dveloppement de solutions alternatives. Le plan
stratgique libyen de promotion des ressources hydrauliques
privilgie fortement le dessalement de leau de mer avec lobjectif de
se doter dici 2012 dune capacit totale de dessalement de 900 000
m3/j.
Ces exemples prouvent lengouement et le dynamisme de la rgion
mditerranenne pour ce procd.
De lnergie pour leau en Mditerrane : quelle part pour le
dessalement ?Energie et eau sont lies. Les besoins en nergie pour
leau augmentent fortement, pour le pompage, les transferts, les
Espagne44 %
Algrie19 %
Isral14 %
Libye9 %
Egypte5 %
Italie4 %
Tunisie2 %
Malte2 %
Grce1 %
Turquie0,4 %
Maroc0,4 % Chypre
0,2 %
Source : Plan Bleu
Fig. 3 : Demande en lectricit dans les PSEM en 2007 et 2030 (en
TWh)
Demande total dlectricit
Electricit pour leau
1000
750
500
250
0
1250
1500
2007 2030
519 TWh
1300 TWh
9 % lectricit15 % lectricit
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Les Notes du Plan Bleu N 16 - Juillet 2010 3
petite capacit, bien conues et exploites, peuvent permettre
dalimenter en eau de bonne qualit des sites isols, des cots ds
aujourdhui intressants (encadr ci dessous).
Au Maroc, LOffice National de lEau Potable prvoit la ralisation
dune station de dessalement de 9000 m3/j couple un parc olien de 10
MW. Ce projet, de plus de 20 millions de dollars, prvoit une
sous-traitance de lexploitation un oprateur priv pour une dure de
20 ans. Il est ligible au MDP3.
En Libye, la Compagnie gnrale dlectricit prvoit dinstaller une
usine-pilote dune capacit de 300 m/j pour le dessalement par osmose
inverse de leau de mer, alimente partir de sources dnergie
renouvelables (olienne et photovoltaque).
En Egypte, le gouvernorat de la Mer Rouge prvoit de mettre en
place une usine de dessalement compression mcanique de vapeur
alimente par un parc olien.
En Espagne,
La ville de Murcie a install la premire usine flottante de
dessalement par osmose inverse, alimente par lnergie olienne dune
puissance de 2,5 MW. Implante dans des eaux de 40 80 m de
profondeur, des conduites sous marines transfreront leau dessale
sur la cte. Selon les premires estimations, le gnrateur devrait
assurer une production de 2500 heures lanne et permettre de
produire 2 Mm3 deau potable par an, pour lapprovisionnement dune
population de 30 000 habitants. Paralllement son avantage
nergtique, ce projet prsente galement un intrt important pour
lenvironnement. En effet, llimination des saumures se fera dans des
eaux plus profondes, favorisant ainsi leur dilution et minimisant
la pollution.
Une usine pilote alimente lnergie solaire sapprte voir le jour.
Le cot du mtre cube pourrait ainsi tre de 0,47 pour une production
de 12 000 m3/j. Cette production permettrait en outre de rduire les
missions de CO2 de 14 000 tonnes.
Sources : diverses
Les impacts environnementaux des units de dessalement :
contraintes et avancesTous les procds de dessalement prsentent des
inconvnients ; i) besoins nergtiques importants, ii) rejets de
saumures concentres, chaudes dans le cas de la distillation, en mer
ou injectes dans le sol, iii) emploi de produits chimiques pour
nettoyer les membranes, iv) traces de mtaux lourds chapps des
installations, v) bruit gnr par les pompes haute pression et
certains systmes de rcupration dnergie tels que les turbines.
Les rejets de saumures forte concentration (environ 70 g/l) et
la dilution insuffisante peuvent appauvrir ou dtruire les cosystmes
aquatiques et dgrader la qualit de leau. Afin de limiter cet impact
environnemental, la solution adopte aujourdhui est la mise en place
de systmes de diffuseurs permettant de matriser la dilution de la
saumure avec leau de mer et de limiter spatialement la zone
impacte.
Un bilan et un suivi des rejets de saumures et produits
chimiques doivent, en outre, tre accompagns dun suivi de la faune
et la flore, terrestres et surtout marines.
Enfin, les missions de gaz effet de serre sont plus fortes si
lnergie lectrique du dessalement est produite partir de
combustibles fossiles.
3 MDP : Mcanisme pour un Dveloppement Propre
Le dessalement est-il lavenir des populations ctires ?Les cots
de fonctionnement sont principalement impacts par le poste nergie
(figure 4), mais labaissement significatif des cots rend le
dessalement de plus en plus comptitif. La capacit installe dans le
monde augmente chaque anne en moyenne de plus de 10 %. En rgion
mditerranenne, la capacit installe pourrait passer de 5 Mm3/j en
2007 plus de 30 Mm3/j lhorizon 2030.
Toute approche visant gnraliser le dessalement doit tre
apprhende avec circonspection. En effet, le dessalement grande
chelle est une option consommatrice dimportantes quantits dnergie
lectrique.
Pratiquement toute llectricit additionnelle produite tant
actuellement dorigine thermique, le risque dune forte augmentation
des missions de gaz effet de serre et des rejets de saumures sans
traitement est grand.
Toutefois, des options faible missions de CO2 sont
possibles. Les filires de dessalement les plus conomes en nergie
doivent tre valorises : osmose inverse (voir encadr page suivante),
avec optimisation en combinaison des centrales thermiques,
rcupration dnergies performantes et amlioration des installations
existantes.
Les nergies renouvelables (olien, solaire photovoltaque et
solaire concentration) appliques au dessalement, sont des pistes
davenir, mme si leur dveloppement reste li des questions de
financement et de comptitivit. Lnergie nuclaire est une option
ventuelle moyen terme (horizon 2020), mais dont ladoption renvoie
des considrations techniques et politiques encore largement en
dbat.
Le dessalement se prsente donc comme une option dadaptation au
changement climatique dont ladoption ne doit pas intervenir en
substitution dautres possibilits durables , telles que lutilisation
rationnelle de leau. Il devrait, par ailleurs, privilgier la
production deau potable pour la consommation humaine.
Source : S. Degrmont
Fig. 4 : Poids de lnergie dans les cots dexploitation dune usine
de dessalement par osmose inverse (2008)
Amortissement37 %
Energie44 %
Personnel7 %
Consommables3 %
Membranes4 %
Maintenance5 %
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Les Notes du Plan Bleu
Directeur de la publication : Henri-Luc ThibaultRdacteur en chef
: Henri-Luc ThibaultAuteur : Mohammed Blinda, daprs ltude dHenri
Boy (Eau, nergie, dessalement et changement climatique en
Mditerrane)Comit de lecture : Pierre Icard, El Habib El
AndaloussiConception graphique et ralisation : Isabelle
JhrImpression : Fac CopiesDpt lgal et ISSN : 1954-9164
La distillation et le dessalement par osmose inverse (OI) sont
les deux procds les plus courants, bien quil existe dautres procds
tels que le systme flash utilis au Moyen Orient, ou llectrolyse. La
technologie de dessalement par osmose inverse gagne des parts de
march et devient dominante. En 1990, lOI reprsentait 40% des
installations dans le monde. Aujourdhui, ce procd reprsente environ
60% des installations. En 2025, les projections donnent la
rpartition de 70 % pour lOI contre 20 % pour la distillation et 10
% pour les autres techniques (AIEA-CEA).
Osmose inverse (OI) : technique membranaire reposant sur une
ultrafiltration sous pression au travers de membranes dont les
pores sont si petits que mme les sels sont retenus. Cette technique
en plein essor, dont le cot nergtique moyen est relativement
faible, ( 4-5 kWh/m) est actuellement un systme prouv ayant montr
sa fiabilit.
Distillation multi-effets (MED) : ce systme fournit une eau trs
pure mais avec un cot nergtique lev (15 kWh/m).
Flash multi-tages, ou systme flash (MSF) : il est utilis dans
les pays du Golfe, fournissant une eau dont le taux de sel rsiduel
est non ngligeable. Le cot nergtique reste lev (10 kWh/m).
Compression de vapeur : il fournit une eau pure pour un cot
nergtique moyen (5 kWh/m).
Distillation par dpression : ce systme, bas sur le fait que la
temprature d'vaporation dpend de la pression, fournit une eau trs
pure un cot nergtique faible (2 3 kWh/m). Il est utilis pour de
petites units.
Distillation solaire: le four solaire concentre en une zone
restreinte les rayons calorifiques, grce un miroir parabolique,
pour porter haute temprature llment qui contient leau destine tre
vapore.
Systmes oliens de production deau par condensation : le principe
consiste aspirer l'air ambiant, puis le laisser se condenser par un
procd de refroidissement aliment par de l'lectricit produite par
l'olienne. L'agrgat de condensation forme au final de l'eau qui
sera stocke dans le mat avant d'tre filtre pour la
consommation.
lectrolyse : un courant lectrique fait migrer les ions vers les
lectrodes. Lnergie mettre en jeu tant fonction de la concentration
en sel (1 kWh/kg de sel extrait), ce systme est trs rentable pour
les eaux de faible salinit, mais le cot est prohibitif pour leau de
mer.
RfrencesAmbassade de France en Espagne / ADIT (2005). Usine de
dessalement
flottante utilisant lnergie olienne. BE Espagne n 39,
07/04/2005. Disponible sur le web :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/27231.htm
Angel Sanz Miguel, Del Campo Ignacio, Cremer Gerardo et al.
(2007). Barcelona: 200,000 m3/day of Potable Water coming from
Mediterranean Sea. IDA World Congress on Desalination and Water
Reuse, Maspalomas, Gran Canaria, Spain, 21-26 October 2007.
Boy Henri (2008). Eau, nergie, dessalement et changement
climatique en Mditerrane. Etude ralise pour le Plan Bleu.
Disponible sur le web :
http://www.planbleu.org/publications/Etude_regionale_dessalement_FR.pdf
Dveloppement de la dsalinisation en Isral (2009). Information
sur leau dans le monde, 24 Avril 2009. Disponible sur le web :
http://infos-eau.blogspot.com/2009/04/developpement-de-la-desalinisation-en.html
EJP (European Jewish Press) (2005). French-run water plant
launched in Israel. Disponible sur le web :
http://www.ejpress.org/article/4873 (Mise jour 28/12/2005)
Mouline Sad (2007). Energie olienne au Maroc : historique et
nouvelles opportunits. Global Chance n23, avril 2007. pp 61- 63.
Disponible sur le web :
http://www.global-chance.org/IMG/pdf/GC23p61-63.pdf
PNUE/PAM-Plan Bleu (2009). Etat de lenvironnement et du
dveloppement en Mditerrane. Athnes, PNUE/PAM-Plan Bleu. Chapitre
Eau, pp. 29-34. Disponible sur le web :
http://www.planbleu.org/publications/SoED2009-FR_part2_ressources_naturelles.pdf
SEMIDE (2009). Flash du SEMIDE n67, fvrier 2009. Disponible sur
le web : http://www.semide.net/thematicdirs/eflash/flash67
Vega, Marie-Pierre (2009). La Libye dessale lor bleu.
Econostrum.info, 24 septembre 2009. Disponible sur le web :
http://www.econostrum.info/La-Libye-dessale-l-or-bleu_a1566.html
Source : http://www.water-technology.net/projects/israel/
Ashkelon 320 000 m3/j : la plus grande unit oprationnelle en
Mditerrane