Manque d'eau potable et Dessalement d'eau de mer

Le manque d'eau potable dans les mégapoles des pays en développement est devenu le thème phare du troisième Forum mondial urbain de l'Onu qui s’est déroulé du 19 au 23 juin à Vancouver, au Canada.

L’eau était au centre des discussions des 15.000 délégués réunis au troisième Forum mondial urbain de l’Onu. Plusieurs experts ont en effet insisté sur le fait que l'eau polluée était en cause dans le tiers des maladies connues dans le monde, freinait le développement économique, dégradait l'environnement, et était source de conflits locaux et régionaux. Ils ont par ailleurs souligné que les habitants des bidonvilles étaient ceux qui souffraient le plus de la pollution de l'eau, même si elle transporte des infections partout sur la planète. « Tout le monde en paie le prix, pas juste les pauvres des villes », a déclaré un animateur du forum, Boniface Gondwe.

Un rapport des Nations unies publié en début de semaine indique que 60% des habitants de la planète habiteront en ville en 2020, contre 50% actuellement. Et d’ajouter que le plus inquiétant est que 38% de la croissance démographique urbaine actuelle a lieu dans des bidonvilles privés d'eau et de tout-à-l’égout.

Officiellement, 95% des villes de la planète offrent de l'eau à leurs habitants, mais « ce chiffre est trompeur ». Eduardo Moreno, chef de l'observatoire urbain d'Onu-Habitat a en effet déclaré que seulement 37% des Africains, 70% des Asiatiques et 71% des Latino-Américains avaient accès à l'eau potable.

« Bien qu'il n'y ait pas de solution facile à ce problème, il est impératif de réunir dans une démarche commune tous les partenaires, privés comme publics, au risque sinon de voir bien des projets tourner au fiasco », ont averti plusieurs délégués.
D'autres considérations de grande importance pour l'avenir des villes, comme leur croissance démographique ou leur santé économique et financière, sont ainsi passées au second plan des discussions officielles du forum.

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Nous n’y pensons presque jamais, mais il y a aussi des limites à « l’eau », en particulier quand il s’agit d’eau potable. Depuis 1975, la demande en eau dans le monde a doublé. A toute allure, on produit, on récolte, et on puise de l’eau pour nourrir, habiller, et donner du confort au nombre croissant d’êtres humains de cette planète.

C’est pourquoi la pression sur ce bien rare mais indispensable et vital augmente constamment.
Le manque d’eau potable saine est une réalité pour environ 900 millions de personnes!

* Chaque jour 20 à 30.000 personnes meurent à cause du manque d’eau saine, dont parmi eux un enfant toutes les 8 secondes. Dans les pays les moins développés la mortalité infantile est causée pour 30 à 50 % par un manque d’eau saine.
* Au niveau mondial, 80% des cas de maladie sont dus au manque d’eau saine et d'un assainissement et d’une hygiène appropriés: chaque année, 250 à 300 millions de journées de travail sont entre autres perdues à cause de cette situation.
* Chaque année, 2 à 3 milliards de journées de travail ( surtout des femmes) sont perdues au profit de l’approvisionnement en eau.
La perte de production accompagnant ce phénomène est estimée à environ 5 milliards d’euros.
* Dans certains pays comme la Bolivie, les écoles sont fermées le matin pendant la saison sèche parce que les enfants vont chercher de l’eau pour leur famille. Les femmes en Afrique de l’Ouest ne peuvent pas développer leurs propres activités car elles consacrent chaque jour des heures à la recherche et l’approvisionnement en eau.

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Le dessalement de l'eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d'obtenir de l'eau douce (potable ou, plus rarement en raison du coût, utilisable pour l'irrigation) à partir d'une eau saumâtre ou salée (eau de mer notamment). En dépit du nom, il s'agit rarement de retirer le sel de l'eau, mais plutôt, à l'inverse, d'extraire de l'eau douce.

Très généralement, il est plus simple et plus économique de rechercher des sources d'eau douce à traiter (eaux de surface, telles que lac et rivière, ou eau souterraine), que de dessaler l'eau de mer. Cependant, dans de nombreuses régions du monde, les sources d'eau douces sont inexistantes ou deviennent insuffisantes au regard de la croissance démographique ou de la production industrielle.

D'autre part, il est souvent rentable de combiner la production d'eau douce avec une autre activité (notamment la production d'énergie, car la vapeur disponible à la sortie des turbines, et perdue dans une usine classique, est réutilisable dans une station de dessalement dite thermique ou fonctionnant sur le principe de l'évaporation) L'eau de mer est salée à peu près à 35 g.l-1 en général. Dans des régions comme le Golfe Persique, la salinité atteint 42 g.l-1. Pour séparer le sel, il faut, d'un point de vue purement théorique et sans perte d'énergie (dessalement isentropique), environ 563 Wh.m-3.

Les systèmes de dessalement se caractérisent par leur rendement et le taux de sel résiduel.

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Différents systèmes de dessalement


Les systèmes les plus utilisés sont :

* Osmose inverse : cette technique « membranaire » repose sur une ultrafiltration sous pression au travers de membranes dont les pores sont des 'trous' si petits que même les sels sont retenus. Cette technique, en plein essor (coût énergétique moyen (≈ 4-5 kWh/m³)) est un système éprouvé ayant montré sa fiabilité.
* Distillation multi-effets. Ce système fournit une eau très pure ; coût énergétique élevé (≈ 15 kWh/m³).
* Flash multi-étages, ou système flash : il est utilisé dans les pays du Golfe, fournissant une eau dont le taux de sel résiduel est non négligeable; coût énergétique élevé (≈ 10 kWh/m³).
* Compression de vapeur : il fournit une eau pure; coût énergétique moyen (≈ 5 kWh/m³).
* Distillation par dépression : ce système basé sur le fait que la température d'évaporation dépend de la pression fournit une eau très pure; coût énergétique faible (≈ 2 à 3 kWh/m³). Il est utilisé pour de petites unités.
* Distillation par four solaire: le four solaire concentre en une zone restreinte les rayons calorifiques, grâce à un miroir parabolique, pour porter à haute température l’élément qui contient l’eau destinée à être évaporée.
* Électrolyse (Électrodialyse ?) : on applique un courant électrique qui fait migrer les ions vers les électrodes. Système très rentable pour les faibles concentrations, l'énergie à mettre en jeu dépend de la concentration en sel.

Dans tous les cas, Le dessalement produit une saumure dont il faut se débarrasser, ce qui n'est pas un problème en bord de mer là où le courant est important, mais peut l'être à l'intérieur des terres, et dans certains écosystèmes comme les lagons, baies, lagunes, mangroves...

* Unités mobiles de dessalinisation : La ville de Yokohama a présenté en juin 2009 un camion équipé d'un dispositif à membrane à osmose inverse , capable de dessaler de l'eau de mer ou de potabiliser de l'eau douce issue d'une rivière ou d'un lac. L'eau douce est épurée 15 fois plus vite qu'avec l'ozone, par des microbes (les mêmes que ceux qui produisent le nattô ; haricots fermentés très appréciés au Japon). Un traitement au chlore et à l'ozone conclut le processus. L'énergie nécessaire au dessalement est entièrement fournie par une petite éolienne et des panneaux solaires qui alimentent aussi des batteries permettant une autonomie de 24 heures. 3 litres d'eau de mer fournissent un litre potable. Le camion peut fournir de l'eau à 3 500 personnes par jour. La saumure peut être utilisée pour la thalassothérapie ou des usages alimentaires.

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Économie du dessalement

Le dessalement de l'eau de mer est un enjeu important pour l'avenir des régions arides. Moyennant un coût de production pouvant descendre à environ 0,5 $ par m³ pour les projets récents (par osmose inverse et toutes charges comprises: coût d'exploitation, amortissement de l'installation, bénéfice de l'opérateur...), il est possible de résoudre les problèmes de manque d'eau potable dans de nombreux pays. Dans le cas d'une utilisation pour la consommation humaine, le dessalement d'eau de mer est une technique aujourd'hui fiable et moins onéreuse que la technique dite de recyclage des eaux usées. Il devient même rentable dans des pays développés ne manquant généralement pas d'eau, dans certaines situations spécifiques (par exemple des îles touristiques).

De ce fait, cette activité est en très forte croissance. La capacité installée chaque année augmente en moyenne de plus de 10 % par an. Les techniques dites thermiques (par évaporation) représentaient il y a encore quelques années la principale technologie employée, mais l'osmose inverse, du fait d'une fiabilité accrue et de sa faible consommation électrique (4 à 5 kWh/m³), permet des coûts très bas, ce qui lui donne aujourd'hui 50 % de la part de marché.

Certaines régions, notamment les îles Canaries, et bien d'autres dépendent totalement de ces technologies pour leur eau potable.

L'usine d'Ashkelonen Israël produit 320 000 m³/jour, soit pour une estimation de 250 litres par habitant par jour consommés, cette usine peut couvrir les besoins en eau potable de plus d'un million de personnes. Ce pays poursuit un objectif d’accroissement de la quantité d’eau potable produite par dessalement de 25 % par an, soit 57 millions de mètres cubes supplémentaires, afin de passer le cap des 300 millions de m³ d’eau potable dessalée d’ici à la fin 2010.

En revanche, le dessalement pour l'agriculture vivrière n'est pas encore rentable, et de loin : le prix de l'eau utilisée excède de beaucoup la valeur des productions agricoles qu'elle rendrait possible. Par exemple la production d'une tonne de blé, valant environ 100 €, nécessite environ 1 000 m² de terrain arrosés par environ 500 mm de pluie, soit 500 m3 d'eau, dont le coût n'est pas moins de 250 $ dans le meilleur des cas. Cependant certaines cultures à très haute valeur ajoutée peuvent supporter de tels coûts.

Des projets pharaoniques ont été proposés pour dessaler de l'eau, notamment avec des centrales nucléaires, pour faire de l'agriculture.

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Les inconvénients du dessalement

* Coût énergétique encore élevé
* Rejet des saumures concentrées au double de la salinité naturelle en mer ou injectées dans le sol ;
* Rejet d'eaux chaudes en mer dans le cas de la distillation ;
* Emploi de produits chimiques pour nettoyer les membranes (chlore) ;
* Traces de cuivre échappés des installations ;
* Aucune législation spécifique concernant la potabilité de l’eau issue de ces traitements.

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Diffusion


Les pays utilisant la technologie de dessalement de l’eau de mer sont surtout situés au Moyen-Orient (Émirats arabes unis : usine de Jebel Ali , la plus grande du monde avec une capacité de l'ordre de 900 000 m3/jour, usine de Fujaïrah ; Arabie saoudite : usine de Jubail). Ces États qui ont d'importantes ressources en combustibles fossiles utilisent majoritairement le procédé de vaporisation.

Les autres pays ont davantage développé l'osmose inverse. Israël : usine d’Ashkelon ; Syrie : usine d’Amman; Tunisie : usine de Djerba), en Amérique latine (Mexico, Chili : usine de Minera Escondida), en Espagne (usine de Carboneras, Baléares : usine de Baya de Palma). Les États-Unis sont placés en deuxième position derrière le Moyen-Orient pour le filtrage d’eaux saumâtres. Une usine de dessalement de l'eau de mer a été construite en 1993 dans la baie de Tampa en Floride pour pallier le manque d'eau.

L'Algérie en a construit un peu partout sur son territoire et projette de construire une des plus grandes usines de dessalement d'eau de mer au monde à Magtaa (Oran) d'une capacité de 500 000 m³/jour. Le constructeur de l'installation sera le groupe singapourien [[|]] (en).