Il existe deux principaux types de procédés de dessalement : les procédés membranaires et les procédés par distillation.
1. L'osmose inverse
Ce procédé s'inspire d'un phénomène physique naturel appelé l'osmose : lorsqu'on met en présence deux solutions de concentration différentes, séparées par une membrane, on observe un déplacement des espèces qui se fait de la solution la moins concentrée à la solution la plus concentrée (schéma a). Si on applique une pression sur la solution la plus concentrée, on observe que ce transfert diminue, et s'arrête même une fois atteinte une pression seuil appelée " pression osmotique " (schéma b). Si la pression appliquée dépasse cette pression seuil, le phénomène s'inverse, et les espèces se déplacent alors du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré : ce phénomène est appelé osmose inverse (schéma c). Dans le cadre du dessalement de l'eau de mer, la solution diluée est de l'eau pure et la solution concentrée de l'eau de mer. Durant l'osmose inverse, l'eau de mer traverse la membrane séparatrice, se purifiant par la même occasion.
Si la technique présente les avantages d'être facilement modulable (on peut régler la taille des membranes et donc le débit d'eau à dessaler) et celui de n'utiliser que peu de produits chimiques, elle présente néanmoins le gros inconvénient de consommer beaucoup d'énergie afin d'imposer les pressions de travail. De plus il est indispensable de traiter l'eau à dessaler en amont afin d'en extraire particules et micro-organismes qui pourraient se déposer sur les membranes et les endommager.
2. L'électrodialyse
Le montage est constitué de plusieurs compartiments séparés par des membranes ne permettant le passage que des ions positifs (en bleu clair) ou des ions négatifs (en bleu turquoise). A chacune des deux extrémités se trouve une des bornes d'un générateur de courant. Les compartiments sont alimentés en eau de mer (solution saline avec une forte présence en ions Na+ et Cl-). Sous l'effet du courant, les ions positifs se dirigent vers la borne (-) du générateur et les ions négatifs vers la borne (+). Ainsi si certains compartiments se vident de leurs ions, permettant ainsi de récupérer de l'eau dessalée, d'autres se remplissent en ions, créant une solution saline très concentrées appelé saumure (cf. schéma).
Le principe des procédés de distillation est le suivant : faire s'évaporer de l'eau de mer, puis condenser la vapeur d'eau obtenue qui se trouve être dessalée. Le montage le plus utilisé est celui de la distillation à détentes étagées (Multi-Stage Flash distillation). L'énergie consommée par les dispositifs de distillation l'est principalement par les chaudières qui portent et maintienne l'eau à ébullition jusqu'à son évaporation complète. Le montage de distillation à détentes étagées sont constitués d'une série de compartiments (ou étages) dans lesquels règne une pression inférieure à la pression atmosphérique, et traversés par des conduits d'eau froide (eau de mer). De l'eau préchauffée à 120°C est introduite dans le premier étage, et y subit une évaporation instantanée du fait de la pression réduite régnant dans le compartiment. La vapeur ainsi produite se condense au contact des conduits et on récupère un condensat d'eau pure. L'eau salée qui ne s'est pas évaporée dans le premier étage est envoyée dans le deuxième étage, où règne une pression encore plus faible qu'au sein du premier étage : le phénomène d'évaporation se reproduit. La vaporisation de l'eau se fait par passage au sein des étages successifs où règnent des pressions de plus en plus faibles.
Si le montage présente l'avantage de coûts énergétiques réduits grâce au système de compartiment à pression réduite, il n'est absolument pas modulable, et est donc réservé en réponse à des demandes en eau régulières et importantes. D'autres techniques de distillation existent. On peut citer celle de la distillation à effets multiples, qui se base sur une association en série de compartiments comprenant un évaporateur et un condenseur, reliés entre eux de façon à minimiser les pertes thermiques. Elle permet de réduire les coûts énergétiques du fait de la faible température à laquelle il faut amener l'eau (70°C à 80°C) mais ne peut être réservée qu'au traitement de faibles quantités d'eau.
Sources :