Actuellement, le coût énergétique du procédé d’Osmose Inverse représente jusqu’à 50 % du coût du mètre cube d’eau produite. Réduire ce taux est le vrai challenge à remporter afin de satisfaire la demande croissante tout en assurant des solutions de meilleure qualité et moindre coût. Introduire l’énergie solaire photovoltaïque comme alternative d’alimentation des stations de traitement d’eau par Osmose Inverse et des usines de dessalement, offrira un gain énorme sur plusieurs aspects.

Dans cet article nous chercherons à comprendre le process de l’Osmose Inverse, ses éléments clés, et les résultats que pourraient engendrer sa combinaison avec la technologie solaire photovoltaïque.

Principe du procédé de l’Osmose Inverse

L’osmose inverse est une technique de séparation membranaire, très efficace pour séparer un solvant des solutés. La séparation solvant/soluté se fait à l’aide des membranes semi-perméables empêchant le passage des solutés. Appliquée à l’eau, l’osmose inverse rejette 95% à 99 % des éléments dissous. Ce procédé permet de produire une eau traitée ultra pure utile pour plusieurs usages.

L’Osmose Inverse est une solution idéale pour le dessalement et la déminéralisation de votre eau. Valable pour l’eau de mer, de puits, eau saumâtre ou pour le traitement tertiaire des eaux usées avant rejet ou réutilisation.

Nos services sont destinés aux différents secteurs industriels, les usines de potabilisation de l’eau, fermes agricoles, hôpitaux et laboratoires..

Le processus d’Osmose Inverse et ses éléments clés

Toute solution d’Osmose Inverse, comprend des étapes clés. Le procédé utilisé dépendra alors du type d’eau d’entrée et du résultat souhaité en qualité d’eau de sortie.

Ces étapes sont les suivantes :

• Désinfection (pré-chloration)
• Pré-filtration sur média filtrant / filtre à cartouches
• Pré-traitement chimique : Dé-chloration (SBS) / Injection séquestrant
• Mise sous pression
• Filtration membranaire : Déminéralisation / Dessalement
• Post-traitement : Désinfection, Re-Minéralisation..

Chaque étape inclut des équipements spécifiques, conçus et dimensionnés en adéquation aux différents besoins des industries afin de garantir une efficacité optimale.

• Membranes d’osmose inverse
• Tubes de pression
• Pompes Doseuse
• Pompe HP
• Filtres à cartouches
• Filtres à sable
• Coffret de commande

Membranes d’osmose inverse

Pour garantir l’efficacité et la durabilité de vos installations, AUTELEC optimise continuellement ses gammes de membranes et vous offre les marques les plus performantes du marché.

Caractéristiques des membranes polyamides (PA) :

Tubes de pression (Pressure vessels)

Selon le type d’application, les tubes de pression peuvent être en plastique renforcé de fibres de verre (Fiberglass Reinforced Plastic FRP), en acier revêtu polyéthylène ou en inox.

Pompe HP

Avant d’entrer dans les membranes d’Osmose Inverse, l’eau est pressurisée au moyen d’une pompe haute pression. La pression fournie par la pompe dépend de la température et de la salinité de l’eau. Généralement le dessalement de l’eau de mer nécessite une pression qui varie entre 55 et 85 bars, tandis que la pression varie entre 10 et 25 bars pour les eaux douces et saumâtres. Nos unités sont équipées de pompes haute pression, performantes et à fort rendement énergétique. Ces pompes sont capables de fonctionner sans défaillance, même au contact continu avec un produit agressif.

Caractéristiques techniques des pompes

– Verticale/Horizontale, multicellulaire en ligne

– Garniture mécanique équilibrée

– Matériau de roulement résistant à l’usure

– Roues soudées au laser

– Optimisation énergétique de la pompe (référence MEI (Index d’efficacité minimum) ≥ 0.70)

– Moteur IE3/IE4 à haut rendement

– Maintenance facile, temps d’arrêt minimal

– Supporte une haute pression

– Supporte les températures élevées

– Supporte les liquides difficiles

Pompes doseuses

Permet d’injecter les consommables chimiques ( antiscalant, désinfectant…) avec précision et périodiquement.

Disponible en 3 types : pompe doseuse à moteur pas à pas, électromagnétique, électromécanique à membrane/piston.

Coffret de commande : L’ingénierie de la fiabilité

Nos unités d’Osmose Inverse sont équipées d’un coffret PLC conçu, fabriqué et programmé par nos propres ingénieurs. Nos coffrets permettent à nos clients de gérer et configurer, à l’aide d’une interface simple et claire, toutes les phases de fonctionnement. Lié à d’autres instruments (pressostat, valve, débitmètres…), le coffret de commande assure la protection complète de l’unité d’osmose inverse. En cas de défaut, Le PLC va soit ordonner l’arrêt automatique du système ou le déclenchement et affichage d’alarme. L’opérateur peut suivre en permanence l’état de son installation ainsi que la qualité de l’eau produite en temps réel.

Filtres à cartouches

Les filtres à cartouches servent comme micro-filtration de protection (une finesse de filtration de 5 et 1 micron). Ils sont composés d’un assemblage de cartouches filtrantes en fibre de polypropylène (PPF) et en fil de polypropylène (PPY), installées dans un récipient. Les cartouches bloquent les sédiments présents dans l’eau et assurent la protection des membranes contre le colmatage.

Filtres à sable

Les filtres à sables se composent d’un récipient avec des couches multimédias de gravier, de quartz et de sable de silice. Le rôle de la filtration à sable consiste à éliminer les particules en suspension. Ces particules risquent d’entraîner un colmatage des filtres à cartouches et des membranes d’osmose inverse.

Parmi les applications de l’Osmose Inverse

– Centrales électriques : Production d’eau d’alimentation des chaudières

– Galvanoplastie / Métallurgie : Production d’eau de rinçage

– Industrie des boissons : Production d’eau de rinçage, d’eau de production et d’eau de process et de reconstitution

– Industrie alimentaire : Production d’eau de rinçage et d’eau de process

– Industrie chimique : Production d’eau de rinçage et d’eau de process

– Production d’eau de rinçage et d’eau de process pour laboratoires et machines de rinçage industrielles

– Eau pure destinée à des applications en laboratoire ou à des applications hospitalières (autoclave, générateurs de vapeur à chauffe rapide)

– Eau d’alimentation pour les installations frigorifiques et de climatisation (humidificateurs d’air et laveurs d’air)

– Eau de production dans l’imprimerie, l’industrie pharmaceutique ou cosmétique

– Maîtrise de la salinité de l’eau destinée à l’irrigation

Osmose Inverse combinée au Solaire Photovoltaïque

Comme nous avons vu, l’osmose inverse peut être utilisée pour éliminer presque tous les contaminants et polluants dans le cadre d’une installation de traitement d’eau. Cependant, ses besoins énergétiques élevés ont jusqu’à présent limité la diffusion de cette technologie.

Plusieurs facteurs affectent sérieusement la consommation d’énergie comme : le type de membrane sélectionnée, la configuration des membranes, le taux de récupération, la superficie des membranes et, en particulier, l’efficacité du couple moteur-pompe de haute pression. Par exemple, les pompes haute pression à osmose inverse nécessitent généralement, selon la taille des unités industrielles, et le type d’eau traitée ( claire, saumâtre, de mer) une consommation d’énergie comprise entre 0.3 kWh/m³ et 19 kWh/m³.

Rendre une technologie aussi performante accessible en la combinant avec une source d’énergie renouvelable, fiable et réalisable partout géographiquement changerait effectivement la donne. Proposer l’alimentation des installation d’osmose inverse pour le traitement d’eau par le solaire photovoltaïque a ainsi un fort potentiel, notamment dans les pays ensoleillés comme le Maroc.

Une économie d’énergie et de coût est donc le bénéfice créé par une telle fusion, mais serait-ce le seul ?

Une recherche publiée en Septembre dernier portant sur « Étude paramétrique pour améliorer les performances du processus de traitement des eaux usées, par osmose inverse-système photovoltaïque », qui a récemment été publiée dans Applied Water Science. Menée par les chercheurs Yousra JBARI et Souad ABDERAFI de l’Université Mohammed V de Rabat, au Maroc.

Les chercheurs affirment qu’un second bénéfice notable s’ajoute en utilisant une telle combinaison : L’amélioration du rejet des Chlorophénols dans le processus de traitement de l’eau. En effet, les Chlorophénols sont des contaminants omniprésents dans l’environnement, des composants organiques toxiques, incolores et faiblement acides. Une question se pose alors : Comment ?

Les paramètres contrôlant le fonctionnement de l’osmose inverse sur le rejet du Chlorophénol et la consommation d’énergie comprennent : le débit d’alimentation, la concentration initiale de Chlorophénol, la température, la pression initiale et le taux de récupération de l’eau. Les chercheurs ont analysé ces paramètres à travers une méthode de réseau neuronal artificiel (ANN).

« Les eaux usées fortement chargées en Chlorophénol nécessitent une faible pression d’alimentation et un taux de récupération d’eau élevé, pour éviter ou réduire le phénomène de colmatage des membranes », ont déclaré les chercheurs.

« Les résultats ont montré que les valeurs optimales obtenues, relatives à une pression d’alimentation de 9,713 atm, un taux de récupération d’eau de 40%, un débit de fonctionnement de 10⁻⁴ m³/s et une température de 40 °C pouvaient éliminer 91% du Chlorophénol avec une consommation d’énergie de 0,8 kWh/m³ », ont déclaré les scientifiques. « Cette consommation nous a permis de déduire qu’un panneau solaire photovoltaïque d’une puissance crête de 280 Wc et d’une capacité batterie de 9,22 kWh est suffisant pour produire 1 m³/jour. »

Ainsi, l’Osmose Inverse combinée au Solaire Photovoltaïque permettra de maximiser la production, réduire les coûts énergétiques et offrir une eau traitée d’une qualité supérieure, sans oublier le gain principal étant la sauvegarde des richesses naturelles.

Riche de son expertise sur ces deux métiers clé, notre équipe d’experts saura satisfaire votre besoin en assurant la conception et réalisation de solutions complètes dimensionnées sur mesure. AUTELEC vous offre ses services et savoir faire en installations solaires et en traitement d’eau pour vous mettre en place des installations fiables, efficientes et durables.

Nous partagerons avec vous prochainement la méthode à suivre pour dimensionner correctement vos installations d’Osmose Inverse combinée au Solaire Photovoltaïque. Vous recevrez également des schémas réels et exemples de solutions réalisées par nos équipes, pour ce, visitez notre page web et souscrivez à notre Newsletter.

AUTELEC Maroc a réalisé des dizaines de projets autour de l’Osmose Inverse, vous pouvez consulter quelques références de projets exécutés, par exemple le Projet : Réalisation d’une Unité de Déminéralisation d’Eau par Osmose Inverse d’une capacité de production de 960m3/j – GFL GM

Vous pouvez également découvrir nos services de Distribution, d’Ingénierie de Réalisation et de Maintenance.

N’hésitez pas à nous contacter pour toutes vos demandes en Automatisation, Electricité Industrielle, Energie Solaire et Traitement des Eaux.