L'osmose inverse (OI) est une technologie de séparation membranaire qui permet d'éliminer le sel et d'autres substances dissoutes de l'eau par application de pression. L'OI est largement utilisée pour le dessalement de l'eau de mer et des eaux saumâtres, la purification de l'eau potable et la réutilisation des eaux usées.
L'histoire de la membrane d'osmose inverse
Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionne une membrane d'osmose inverse ? Comment filtre-t-elle le sel et autres impuretés de l'eau pour la rendre potable ? L'histoire de cette invention étonnante est fascinante et implique quelques goélands curieux.
Tout a commencé dans les années 1950, lorsqu'un scientifique du nom de Sidney Loeb travaillait à l'Université de Californie à Los Angeles. Il s'intéressait à l'étude du processus d'osmose, c'est-à-dire le mouvement naturel de l'eau à travers une membrane semi-perméable, d'une région de faible concentration en soluté vers une région de forte concentration. Il cherchait un moyen d'inverser ce processus et de faire passer l'eau d'une zone de forte concentration en soluté vers une zone de faible concentration, en utilisant une pression externe. Cela lui permettrait de dessaler l'eau de mer et de produire de l'eau douce pour la consommation humaine.
Il se heurta cependant à un obstacle majeur : trouver une membrane adaptée, capable de résister à la haute pression et à l’encrassement par le sel et autres contaminants. Il essaya divers matériaux, comme l’acétate de cellulose et le polyéthylène, mais aucun ne donna satisfaction. Il était sur le point d’abandonner lorsqu’il remarqua quelque chose d’étrange.
Un jour, alors qu'il se promenait sur la plage, il aperçut une volée de goélands survolant l'océan. Il remarqua qu'ils plongeaient dans l'eau, attrapaient quelques poissons, puis regagnaient le rivage. Il se demanda comment ils pouvaient boire de l'eau de mer sans tomber malades ni se déshydrater. Il décida d'approfondir la question et découvrit que les goélands possèdent une glande spéciale près de leurs yeux, appelée glande à sel. Cette glande sécrète l'excès de sel de leur sang par leurs narines, sous forme de solution saline. Ainsi, ils maintiennent leur équilibre hydrique et évitent l'intoxication au sel.
Depuis, la technologie d'osmose inverse (OI) a connu un développement rapide et s'est progressivement commercialisée. En 1965, le premier système d'OI commercial a été construit à Coalinga, en Californie, produisant 5 000 gallons d'eau par jour. En 1967, Cadotte a inventé la membrane composite à couche mince par polymérisation interfaciale, améliorant ainsi les performances et la stabilité des membranes d'OI. En 1977, la société FilmTec a commencé à commercialiser des éléments de membrane secs, offrant une durée de stockage plus longue et un transport facilité.
De nos jours, les membranes d'osmose inverse (OI) sont disponibles en différents types et dimensions, selon la qualité de l'eau d'alimentation et les exigences de l'application. On distingue généralement deux grands types de membranes d'OI : les membranes spiralées et les membranes à fibres creuses. Les membranes spiralées sont constituées de feuilles plates enroulées autour d'un tube perforé, formant un élément cylindrique. Les membranes à fibres creuses sont constituées de tubes fins à âme creuse, formant un faisceau. Les membranes spiralées sont plus couramment utilisées pour le dessalement de l'eau de mer et de l'eau saumâtre, tandis que les membranes à fibres creuses sont plus adaptées aux applications à basse pression, comme la purification de l'eau potable.
Pour choisir la membrane d'osmose inverse adaptée à une application spécifique, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, tels que :
- Taux de rejet du sel : pourcentage de sel éliminé par la membrane. Un taux de rejet du sel plus élevé indique une meilleure qualité de l’eau.
Flux d'eau : quantité d'eau traversant la membrane par unité de surface et de temps. Un flux d'eau plus élevé se traduit par une productivité accrue et une consommation d'énergie réduite.
- Résistance à l'encrassement : Capacité de la membrane à résister à l'encrassement par les matières organiques, les colloïdes, les micro-organismes et les dépôts minéraux. Une meilleure résistance à l'encrassement se traduit par une durée de vie plus longue de la membrane et des coûts de maintenance réduits.
- Pression de service : Pression nécessaire pour faire passer l’eau à travers la membrane. Une pression de service plus basse signifie une consommation d’énergie et un coût d’équipement réduits.
- pH de fonctionnement : Plage de pH que la membrane peut supporter sans dommage. Une plage de pH de fonctionnement plus large offre une plus grande flexibilité et une meilleure compatibilité avec différentes sources d’eau d’alimentation.
Les différentes membranes d'osmose inverse peuvent présenter des compromis différents entre ces facteurs ; il est donc important de comparer leurs données de performance et de sélectionner la plus adaptée aux conditions d'application spécifiques.
Date de publication : 2 novembre 2023