Les usines de dessalement utilisent l'osmose inverse pour transformer l'eau salée en eau douce. John Zoiner/Classeur Stock/Getty Images Ne vous sentez pas stupide si vous avez déjà vu un reportage sur une terrible sécheresse, puis s'est tourné vers votre ordinateur pour voir votre joli économiseur d'écran de plage de l'océan et pensé, « Pourquoi n'utilisent-ils pas simplement ça ? »
Bien sûr, dans un instant, vous avez probablement fait quelques remarques à vous-même. Une, la mer est salée. Deux, l'eau salée n'est pas si bonne pour boire ou faire pousser des plantes. Trois, vous ne pouvez pas simplement retirer le sel de l'eau, tout comme vous ne pouviez pas dissoudre le sucre de votre thé. Ou pouvez-vous?
Osmose inverse est l'un des processus qui dessalement (ou retirer le sel de l'eau de mer) possible. Au-delà de ça, l'osmose inverse est utilisée pour le recyclage, traitement des eaux usées, et peut même produire de l'énergie.
Les problèmes d'eau sont devenus une menace mondiale extrêmement pressante. Le changement climatique s'accompagne d'impacts environnementaux sans précédent :inondations torrentielles dans certaines zones, sécheresses dans d'autres, la hausse et la baisse du niveau de la mer. Ajoutez à cela la menace de surpopulation - et la demande et la pollution qu'apporte une population croissante - et l'eau devient l'un des problèmes environnementaux primordiaux à surveiller pour la prochaine génération.
Les usines et les systèmes de traitement de l'eau adaptent maintenant l'osmose inverse pour répondre à certaines de ces préoccupations. A Perth, Australie (notamment sèche et aride, pourtant entouré par la mer), près de 17 % de l'eau potable de la région est de l'eau de mer dessalée provenant d'une usine d'osmose inverse [source :The Economist]. À l'échelle mondiale, il y en a maintenant plus de 13, 000 usines de dessalement dans le monde, selon l'Association internationale du dessalement.
Mais tout en sachant que l'osmose inverse peut convertir l'eau de mer en eau potable est utile, ce que nous devons vraiment comprendre, c'est comment diable le processus se déroule. En supposant que vous ayez une assez bonne compréhension de la définition de « inverse, " nous ferions mieux de commencer par regarder comment fonctionne l'osmose avant de mettre les deux ensemble.
Apprenons l'osmose en filtrant jusqu'à la page suivante.
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Vous n'arrivez pas à visualiser l'osmose en action ? Voici une illustration pratique pour vous aider. L'osmose est le passage ou la diffusion d'eau ou d'autres solvants à travers une membrane semi-perméable qui bloque le passage des solutés dissous [source :Encyclopedia Britannica].
Quoi, tu ne comprends pas ? Sans peur. La plupart d'entre nous ne le font pas, c'est pourquoi il existe d'innombrables explications et analogies pour clarifier l'osmose. Nous allons en explorer quelques-uns, mais d'abord cassons l'osmose jusqu'à ses parties pour la comprendre.
D'abord, nous allons faire notre solution. Nous commençons avec une vieille tasse d'eau ennuyeuse. Pour pimenter les choses, nous appellerons l'eau le "solvant" - ce qui est pratique, parce que c'est ce que c'est. Pour rendre notre solvant un peu plus savoureux, nous allons dissoudre dans du sucre délicieux. Le sucre est le soluté. Juste pour garder une trace, nous avons maintenant de l'eau (solvant) dans laquelle nous avons dissous du sucre (soluté), faire de l'eau sucrée (notre solution).
Maintenant que nous avons notre solution d'eau sucrée, nous allons prendre un tube en U. Ce n'est pas une vidéo Internet de chatons et de singes s'embrassant; un tube en U est un bécher, en forme de U. En plein milieu du tube, imaginez un peu de Gore-tex qui coupe le U en deux. Gore-tex est notre "membrane semi-perméable". Le Gore-tex est un plastique fin, parsemé d'un milliard de petits trous qui laissent passer la vapeur d'eau, mais liquide pour rester dehors. (Saran wrap ne laisserait rien passer, et un morceau de tissu en coton laisserait à peu près n'importe quoi.)
Dans un bras du tube en U, nous versons notre mélange d'eau sucrée. Sur un autre, nous versons notre vieille eau plate. C'est alors que la magie de l'osmose commence, si vous trouvez le mouvement de l'eau magique. Le niveau de liquide dans le bras d'eau sucrée augmentera lentement, lorsque le solvant (eau) se déplace à travers le Gore-tex, pour rendre les deux côtés du bras plus égaux dans un rapport sucre-eau.
Mais pourquoi cela arrive-t-il ? Tout simplement, parce que l'eau veut trouver l'équilibre. Et parce que le côté du bras est encombré de sucre, l'eau pure de l'autre côté décide de passer pour rendre la concentration plus égale ou jusqu'à ce que le pression osmotique (la pression qui se produit lorsque les molécules se déplacent) est atteinte.
Alors voilà; l'osmose est lorsqu'un solvant d'une solution de soluté faiblement concentrée se déplace à travers une membrane pour atteindre la solution plus concentrée, l'affaiblissant ainsi. Tu l'as fait!
Maintenant, après avoir montré que l'osmose n'a de sens que dans un seul sens, jetons tout cela par la fenêtre et renversons-le. Revenez à la page suivante pour en savoir plus.
Freddie Mercury et David Bowie ont tous deux reconnu qu'être sous pression peut brûler un bâtiment, diviser une famille en deux, mettre les gens dans la rue et aussi créer une mélodie très entraînante. Une chose qu'ils ont oubliée ? Cette pression fait également fonctionner l'osmose inverse.
Nous avons donc appris que dans l'osmose, une solution moins concentrée filtrera son solvant vers la solution plus concentrée. En osmose inverse, nous sommes (littéralement) juste en train d'inverser le processus, en transformant notre filtre à solvant à partir de notre concentré élevé dans la solution de concentré inférieur. Ainsi, au lieu de créer un équilibre plus égal de solvant et de soluté dans les deux solutions, il sépare le soluté du solvant.
Mais comme nous l'avons exploré, ce n'est pas quelque chose que les solutions veulent vraiment faire. Comment faire pour que l'osmose inverse se produise? Tout comme Bowie et Freddie, on met la solution sous pression. Prenons l'exemple de l'eau salée :
En osmose inverse, nous aurions nous-mêmes une solution d'eau salée d'un côté d'un réservoir et de l'eau pure de l'autre côté, séparés par une membrane semi-perméable. Nous appliquerions une pression sur le côté eau salée du réservoir - assez pour contrer la pression osmotique naturelle du côté eau pure, puis pousser l'eau salée à travers le filtre. (Cela prend environ 50-60 bars de pression [source :Lenntech]. Mais à cause de la taille des molécules de sel, seules les plus petites molécules d'eau passeraient de l'autre côté, ajoutant ainsi de l'eau douce côté eau, et en laissant le sel sur l'autre.
Et voila, vous avez vu l'osmose inverse. Pour le distiller (ha !) :l'osmose inverse a lieu lorsqu'une pression appliquée à une solution de soluté très concentrée fait passer le solvant à travers une membrane jusqu'à la solution moins concentrée, laissant une concentration plus élevée de soluté d'un côté, et seul solvant de l'autre.
C'est génial de pouvoir définir l'osmose inverse lors de dîners, mais il existe des utilisations étonnamment intéressantes pour l'osmose inverse qui pourraient rendre la conversation plus convaincante. Passons à la page suivante pour en savoir plus sur ce que nous pouvons faire avec l'osmose inverse.
Ces bons bleus sont des cellules à osmose inverse, les membranes semi-perméables qui retirent le sel de l'eau dans les usines de dessalement. Andy Sotiriou/Photodisc/Getty Images Contrairement à l'osmose, nous ne pouvons pas simplement regarder l'osmose inverse se produire dans de nombreuses circonstances quotidiennes. Ce n'est que dans les années 1950, lorsque les chercheurs ont commencé à explorer comment dessaler l'eau des océans, que l'osmose inverse a été évoquée comme une possibilité. Ils ont découvert qu'appliquer une pression du côté de l'eau salée pouvait produire plus d'eau douce, mais le montant qu'ils ont créé était extrêmement faible et inutile à une échelle pratique. Qu'est ce qui a changé?
Un filtre beaucoup plus avancé, créé par deux scientifiques de l'UCLA. Les membranes coulées à la main en acétate cellulaire (un polymère utilisé dans les films photographiques) a permis à de plus grandes quantités d'eau de passer beaucoup plus rapidement, et la première usine de dessalement par osmose inverse a commencé à exploiter une opération à petite échelle à Coalinga, Californie en 1965 [source :The Economist].
Ce qui nous amène à l'une des utilisations les plus courantes de l'osmose inverse dont nous avons déjà parlé :le dessalement de l'eau. Cela inclut les grandes usines (il y a plus de 100 pays utilisant le dessalement) ou les opérations plus petites - par exemple, le genre de filtre que vous pourriez emporter en camping pour vous assurer une alimentation saine [source :FDU].
L'osmose inverse est également l'un des rares moyens de retirer certains minéraux ou produits chimiques d'un approvisionnement en eau. Certaines sources d'eau ont des niveaux extrêmement élevés de fluoration naturelle, qui peut conduire à fluorose de l'émail (dents marbrées), ou le plus sévère fluorose squelettique (une flexion réelle des os ou du cadre squelettique d'une personne). L'osmose inverse peut filtrer le fluorure, ou d'autres impuretés, à grande échelle d'une manière qu'un filtre à base de charbon de bois (comme celui que l'on trouve le plus souvent dans les maisons) ne le peut pas.
Il est également utilisé à des fins de recyclage; les produits chimiques utilisés pour traiter les métaux à recycler créent des eaux usées nocives, et l'osmose inverse peut extraire de l'eau propre pour une meilleure élimination des produits chimiques. Mais encore plus amusant que le recyclage ? Traitements des eaux usées par osmose inverse, dans lequel les eaux usées passent par le processus pour créer quelque chose de potable. Ils l'ont surnommé "toilette à robinet" pour une raison, et bien que cela puisse vous faire réfléchir, c'est un moyen prometteur pour les pays en développement de produire de l'eau potable.
Mais l'osmose inverse est également utilisée dans d'autres industries; sirop d'érable, En réalité, est produit par osmose pour séparer le concentré sucré de l'eau contenue dans la sève. L'industrie laitière utilise la filtration par osmose inverse pour concentrer le lactosérum et le lait, et l'industrie du vin a commencé à l'utiliser pour filtrer les éléments indésirables comme certains acides, fumée, ou pour contrôler la teneur en alcool. L'osmose inverse est utilisée pour créer de l'éthanol pur, exempt de contaminants.
Une autre chose amusante à propos de l'osmose inverse est que la haute pression qui rend l'osmose inverse efficace peut en fait se recycler. Les pompes à haute pression forcent l'eau à passer, et l'eau salée restante est projetée à un débit extrêmement élevé. Si cette ramification passe par une turbine ou un moteur, la pression peut être réutilisée pour les pompes qui font initialement passer l'eau, récupérant ainsi de l'énergie.
Tout ce jazz industriel est génial, mais comment la technologie d'osmose inverse vous affecte-t-elle, le consommateur, à plus petite échelle ? Découvrez-le à la page suivante.
Dans certains magasins de détail, vous pouvez acheter des cruches d'eau traitée par osmose inverse dans les distributeurs automatiques. Cary Herz/Actualités/Getty Images Vous avez peut-être décidé de mettre la main sur une délicieuse eau osmosée. Pourquoi ne pas simplement verser de l'eau dans un pichet à osmose inverse et profiter d'un long, boisson fraîche?
Bien, ce n'est pas si simple. Parce que l'osmose inverse nécessite une certaine pression, vous ne trouverez pas de pichet à filtre à osmose inverse. Et si vous voulez que l'eau osmosée coule dans toute votre maison, vous vous engagez essentiellement à acheter un tout nouveau système d'approvisionnement en eau. Mais si vous voulez juste de l'eau osmosée pour boire ou cuisiner, cela ne signifie pas que vous vous êtes engagé à convertir votre sous-sol en une mini-usine d'osmose inverse industrielle.
Votre première option à plus petite échelle est un système "sous le comptoir". Un système d'osmose inverse est raccordé à l'arrivée d'eau sous votre évier, où l'eau passe à travers trois à cinq filtres pour atteindre la pureté. L'eau filtrée est ensuite stockée dans un réservoir de stockage (également sous l'évier). Un robinet entièrement séparé est alors installé sur votre évier, alimenté par le réservoir de stockage ci-dessous. Attendez-vous à payer en moyenne 200 à 500 $ pour un système comme celui-ci. Et n'oubliez pas que vous effectuez probablement l'installation vous-même, vous voudrez donc peut-être être assez confiant dans vos compétences en matière de réparation.
Peut-être êtes-vous un peu nerveux à l'idée d'installer un système complet de robinets et d'eau (ou peut-être nerveux que votre propriétaire ne soit pas ravi de votre ingéniosité de bricolage). Locataires et peu bricoleurs, réjouir. Il existe également des filtres de comptoir à osmose inverse, qui vous permettent de brancher un petit système de filtration directement depuis votre évier. Attachez simplement la ligne "d'alimentation" au robinet, ouvrir le robinet, et l'eau est filtrée à travers un petit système assez petit pour s'entasser à côté du micro-ondes. La conduite d'eau purifiée peut ensuite être placée dans un pichet pour faciliter, eau purifiée accessible.
Mais ils pourraient ne pas être idéaux pour tout le monde; gardez à l'esprit que les systèmes de comptoir peuvent être assez lents en raison des robinets d'eau à faible débit, et ils coûteront environ 150 $ au moins - sans parler du coût de changement des filtres (environ 30 $) tous les quelques mois.
Passons à la page suivante pour voir d'autres inconvénients de l'osmose inverse.
Alors maintenant, nous avons vu certaines des façons dont nous pouvons exploiter l'osmose inverse pour travailler pour nous. Mais demander à la nature de se renverser est-il forcément une bonne idée ? L'utilisation de l'osmose inverse pose quelques problèmes, et nous commencerons par vérifier ce qui se passe dans le dessalement par osmose inverse.
Une fois l'eau filtrée, vous vous retrouvez avec une belle eau potable. Mais d'autre part, il vous reste tout un gâchis de sel à gérer. Que faites-vous de la saumure, qui contient généralement deux fois plus de sel que l'eau de mer [source :The Economist] ? Est-ce un problème de rejeter cette saumure dans l'océan ? Selon le Centre australien de recherche sur l'eau, la salinité semble revenir à la normale vers 500 mètres (environ 1, 600 pieds) de la source [source :The Economist]. Cependant, personne n'a encore obtenu de réponses claires quant à savoir si les métaux et les produits chimiques également piégés dans la saumure peuvent avoir un impact sur l'environnement.
Systèmes d'osmose inverse, en général, ne sont pas non plus entièrement autonomes. L'eau doit être prétraitée avec des produits chimiques, par exemple, donc rien ne bouchera la fine membrane. Et la membrane elle-même n'est pas tout à fait facile à traiter; il doit être nettoyé souvent, et peut piéger les bactéries. Une préoccupation propre aux usines de dessalement est que les petits poissons ou la vie marine peuvent être aspirés dans le système; le réglage des pressions et des vitesses d'admission peut généralement prévenir les dommages.
Le plus gros obstacle des systèmes de filtration par osmose inverse est le coût. Pour un pays en développement, l'installation de systèmes d'osmose inverse est une possibilité assez peu pratique. Des organisations comme l'OMS et l'UNICEF envisagent de mettre en place des plans de traitement de l'eau par osmose inverse - pour éliminer les toxines ou fournir un approvisionnement en eau potable - une partie de leur mission.
Quant à l'usage individuel, les systèmes d'osmose inverse peuvent produire un rendement frustrant. Un système typique ne pourra réutiliser qu'environ 5 à 15 pour cent de l'eau pompée, laissant ainsi jusqu'à 85 pour cent d'eaux usées [source :NDSU].
L'osmose inverse - et la façon dont elle fonctionne et ne fonctionne pas - peut être un peu intimidante. Mais si vous avez soif d'informations supplémentaires sur l'osmose inverse, allez à la page suivante où vous pouvez trouver beaucoup plus d'informations.
Nager avec les poissonsVous pensez avoir besoin d'eau osmosée pour vos guppys bien-aimés ? Vous voudrez peut-être réfléchir à nouveau. Alors que les unités d'osmose inverse peuvent certainement filtrer beaucoup d'impuretés nocives, vous devrez également rajouter des minéraux essentiels qui seront retirés au cours du processus. Assurez-vous de rechercher ce qui est extrait de l'eau par osmose inverse, et de quels minéraux vos poissons ont-ils besoin pour prospérer [source :Foster et Smith Aquatics].
Publié à l'origine :8 mai 2008
