Le dessalement de l'eau de mer comme solution à la pénurie d'eau douceBénéfices et limites

La problématique de la pénurie d'eau douce dans le monde

Causes naturelles et climatiques

Plus de deux tiers de la planète sont couverts d'eau, mais seulement 2,5 % c'est de l'eau douce, et une bonne partie reste piégée dans les glaciers et calottes polaires. Quand il manque de la pluie durant de longues périodes, comme dans certains coins d'Afrique subsaharienne ou en Australie, difficile d'avoir des réserves suffisantes pour boire, cultiver ou préserver les écosystèmes. Des phénomènes comme El Niño et La Niña perturbent complètement les précipitations sur plusieurs mois, voire années, provoquant des sécheresses sévères ou inversement des inondations, et aggravant la pénurie locale d'eau potable. Dans certaines régions la saison sèche s'étire beaucoup plus qu'avant—c'est le cas notamment autour du bassin méditerranéen, très impacté par le réchauffement climatique. Selon le GIEC, entre 75 et 250 millions de personnes en Afrique pourraient manquer davantage d'eau d'ici à 2030 à cause des effets directs de ces changements climatiques sur les précipitations. Du côté des mers, avec la hausse du niveau des océans et l'augmentation des tempêtes côtières, les nappes phréatiques proches du littoral sont plus souvent contaminées par intrusion d'eau salée, rendant inutilisables d'importantes réserves naturelles d'eau douce souterraine.

Causes liées aux activités humaines

L'une des principales raisons pour lesquelles on manque d'eau douce, c'est clairement l'agriculture intensive. Aujourd'hui, environ 70 % de la consommation mondiale d’eau douce est absorbée par ce secteur. Rien qu'un kilo de bœuf nécessite environ 15 400 litres d'eau. Ça grimpe vite.

La pollution industrielle et agricole n'arrange rien : quand les nitrates, les pesticides ou les métaux lourds s'infiltrent dans les nappes d'eau douce, rendre cette eau potable devient beaucoup plus compliqué et coûteux. Exemple concret, en France, près de 93 % des cours d'eau sont contaminés par des résidus de pesticides.

Autre coupable concret : l'urbanisation accélérée. Bétonner massivement les sols empêche l'eau de pluie d'alimenter correctement les nappes phréatiques. Résultat : les réserves naturelles d'eau douce diminuent rapidement près des grandes villes ou des zones urbaines très denses.

Enfin, il ne faut pas nier le rôle de la surconsommation individuelle. Dans certains pays développés, chacun consomme jusqu'à 250 litres d'eau douce par jour en moyenne, contre parfois seulement 10 litres dans certaines régions d’Afrique subsaharienne. Douche interminable, jardin surexploité, piscine privée remplie très régulièrement—tout ça pèse lourd quand on parle d'eau douce disponible.

Le dessalement de l'eau de mer : principe et technologies

Les techniques de dessalement thermique

Distillation multi-étagée (MED)

Dans la MED, l'eau de mer traverse plusieurs étages où elle est chauffée petit à petit sous pression décroissante. En clair, ce procédé utilise la vapeur générée à un étage pour chauffer celui qui suit. Du coup, concrètement, ça réduit pas mal la consommation énergétique par rapport à une simple distillation classique.

Un exemple parlant : la centrale de dessalement de Jubail en Arabie Saoudite passe par ce type de techno, avec une capacité de production d’environ 800 000 m³ d'eau douce par jour, ce qui en fait une des plus grosses installations utilisant la MED au monde.

Les principaux avantages ? Moins gourmand en énergie que d'autres procédés thermiques, c’est simple à maintenir, robuste dans la durée, et super pratique si on dispose d’une source de chaleur basse température à proximité, comme les rejets thermiques de centrales électriques par exemple.

Par contre, on ne va pas se mentir, la MED est tout de même énergivore et peu adaptée aux endroits où l’énergie est chère ou limitée. C’est efficace surtout là où l’énergie thermique résiduelle est dispo facilement, typiquement proche d'industries lourdes ou de centrales thermiques.

Distillation à effet multiple (MSF)

Le MSF (pour Multi-Stage Flash) consiste en gros à chauffer de l'eau de mer sous pression dans plusieurs chambres successives. Quand l'eau passe soudain dans une chambre à pression plus faible, elle "flashe" en vapeur immédiatement. Cette vapeur est ensuite condensée sur des tubes refroidis, ce qui libère de l'eau douce directement.

Cette méthode se prête bien aux gros volumes, du coup elle est souvent utilisée dans les pays du Moyen-Orient comme par exemple l'usine de Jebel Ali aux Émirats Arabes Unis. Là-bas, ils produisent jusqu'à 2 milliards de litres d'eau douce chaque jour grâce à cette technologie—un paquet !

Un avantage intéressant, c'est que le MSF tolère bien une eau très salée ou chargée en impuretés, genre eaux du Golfe Persique. Par contre, niveau consommation énergétique, c'est assez gourmand, plutôt adapté là où l'énergie—typiquement issue des hydrocarbures—est abondante et pas chère. Du coup, ce n'est clairement pas la meilleure option si tu veux faire une installation écologique ou basse consommation.

Distillation par compression de vapeur (MVC)

La distillation par compression de vapeur (MVC) marche en boucle fermée, en récupérant la vapeur produite, qu'elle comprime ensuite pour chauffer de nouveau l'eau de mer. On comprime mécaniquement la vapeur pour augmenter sa température, ce qui permet de condenser cette vapeur tout en transférant sa chaleur directement à l'eau entrante. Ça réduit nettement la conso d'énergie puisqu'on recycle constamment la chaleur récupérée.

Bonne nouvelle, cette méthode nécessite moins d'énergie que la distillation multi-étagée (MED) ou à effet multiple (MSF), et devient carrément intéressante quand on l'associe avec une source électrique renouvelable : par exemple, à Gran Canaria, en Espagne, une unité MVC alimente directement en eau potable près de 5 000 habitants en étant couplée à une installation solaire photovoltaïque—combo parfait solaire/dessalement.

La MVC est aussi hyper compacte et facile à installer en modules plus petits ou isolés (genre sur des îles, plateformes pétrolières ou stations touristiques). Donc oui, ce procédé est bien adapté aux installations décentralisées ou à échelle réduite. Mais attention, elle est souvent plus efficace et rentable seulement lorsqu'elle est appliquée à des volumes limités d'eau, donc pas forcément optimale pour les gros besoins industriels ou les grandes métropoles.

Les techniques de dessalement membranaire

Osmose inverse (OI)

L'osmose inverse, c'est tout simplement pousser l'eau salée très fort contre une membrane hyper fine (pas plus épaisse qu'un cheveu !) qui laisse passer uniquement l'eau, pas le sel ni les polluants. En gros, tu te retrouves d'un côté avec de l'eau douce potable et de l'autre avec une saumure très concentrée.

La vraie innovation, c'est qu'aujourd'hui les membranes utilisées sont fabriquées en polyamide ultra-mince, ce qui permet de filtrer efficacement les ions indésirables comme le sodium et le chlore, tout en laissant passer l'eau pure à des pressions maintenant assez basses (autour de 60 bars). Ça rend le procédé bien moins gourmand en énergie qu'il y a quelques années.

Cette solution est carrément populaire : l'usine de dessalement Sorek en Israël tourne entièrement avec ça, et sort chaque année environ 150 millions de mètres cubes d'eau douce. C’est de loin l'une des plus grandes installations dans le monde utilisant cette technique.

Un détail hyper concret à retenir : la durée de vie des membranes. Pour optimiser leur durée de vie (souvent entre 5 et 7 ans), il faut être vigilant sur la pré-traitement de l'eau, c'est-à-dire bien la filtrer en amont, pour éviter de boucher ou abîmer la membrane avec des impuretés ou du biofilm. Sinon, l'investissement perd vite de son intérêt.

Bref, l'osmose inverse a aujourd'hui clairement une longueur d'avance sur les procédés thermiques côté rendu coût/efficacité énergétique.

Électrodialyse inversée (EDI)

La technologie de l'électrodialyse inversée (EDI), c'est une méthode plutôt cool où, au lieu de faire passer l'eau sous pression à travers une membrane, on applique un champ électrique pour déplacer les ions, c'est-à-dire les particules salées, loin de l'eau douce. En clair, tu places l'eau de mer entre des membranes chargées positivement et négativement, tu branches le courant, et grâce à ça les ions sel vont naturellement migrer vers les membranes opposées et hop, tu récupères de l'eau douce assez rapidement. Cette technique marche bien surtout pour les eaux saumâtres, qui sont moins salées que l'eau de mer classique, et consomment franchement moins d'énergie comparé à d'autres procédés comme l'osmose inverse.

Côté concret, la centrale d'EDI mise en place aux Pays-Bas à Harlingen est une bonne illustration pratique : depuis quelques années, elle arrive à produire environ 7500 m3 d'eau potable par jour , utilisée directement par les habitants du coin sans grosse galère énergétique. Ce procédé présente en plus l'avantage d'être modulable facilement selon les besoins, donc utile pour les zones reculées ou les situations d'urgence (genre après une catastrophe naturelle où l'accès rapide à de l'eau potable est essentiel). Petit bonus chouette : très peu de produits chimiques nécessaires pour le fonctionnement quotidien, ce qui simplifie beaucoup la maintenance. Le revers de la médaille, c'est que l'EDI reste principalement efficace sur des eaux moins concentrées en sel, donc à éviter dans les zones où l'eau est trop salée comme la Méditerranée ou le Golfe Persique, où là, on préfèrera l'osmose inverse.

25 %

Augmentation prévue de la demande mondiale en eau douce d'ici 2040.

Dates clés

• 1791

  1791

  Premier brevet pour une méthode de dessalement thermique par l'inventeur britannique Thomas Jefferson (homonyme du président américain).

• 1950

  1950

  Construction en Arabie Saoudite de la première infrastructure industrielle moderne de dessalement d’eau de mer par distillation multi-étagée (MED).

• 1960

  1960

  Mise en place du premier système industriel d'osmose inverse pour le dessalement, conçu par Sidney Loeb et Srinivasa Sourirajan aux États-Unis.

• 1973

  1973

  Inauguration de l'usine de dessalement par distillation flash multi-étages (MSF) à Al-Jubail, en Arabie Saoudite, devenue alors la plus grande usine de dessalement au monde.

• 1997

  1997

  Inauguration de la plus grande usine de dessalement par osmose inverse d'Europe à Larnaca, Chypre, pour faire face aux graves sécheresses locales.

• 2005

  2005

  Inauguration de l'usine de dessalement d'Ashkelon en Israël, à l’époque l'une des plus grandes installations mondiales utilisant l’osmose inverse.

• 2015

  2015

  Lancement de l'usine de dessalement de Carlsbad en Californie, la plus grande usine de dessalement des États-Unis à cette époque, destinées à réduire les effets de la sécheresse persistante dans la région.

• 2020

  2020

  La capacité mondiale cumulée de production d'eau douce par dessalement dépasse les 100 millions de mètres cubes par jour selon l'International Desalination Association (IDA).

Avantages du dessalement de l'eau de mer

Réponse directe à la pénurie d'eau douce

Le dessalement est carrément un robinet ouvert sur l'océan : la planète contient 97 % d'eau salée. Rien que ça. Israël, par exemple, couvre aujourd'hui environ 60 % de ses besoins domestiques en eau grâce à ses usines de dessalement par osmose inverse. De son côté, l'Arabie Saoudite tourne autour des 5 millions de mètres cubes d'eau dessalée par jour, une vraie bouée de sauvetage dans cette région ultra-aride. Et ça évite aux populations locales des rationnements sévères en cas de sécheresse prolongée. Ces infrastructures réduisent la pression sur les nappes phréatiques et sur les rivières déjà usées jusqu'à la corde. Autre cas concret : Perth en Australie, où presque la moitié de l'eau potable consommée vient directement de l'océan. Pas besoin d'attendre les pluies qui se font de plus en plus rares. En gros, dessaler l'eau, c'est un peu avoir une source d'eau douce à la demande, sans attendre désespérément que les nuages fassent leur travail.

Source quasi-illimitée et indépendante des précipitations

Avec 1 386 millions de km³ d'eau sur Terre, dont 97,5 % d'eau salée, l'océan représente une ressource énorme et quasiment infinie à l'échelle humaine. L'avantage majeur du dessalement, c'est qu'il ne dépend absolument pas du climat ou des saisons : la mer est toujours pleine. Contrairement aux nappes phréatiques ou aux lacs, pas besoin d'attendre la pluie ou de craindre des périodes de sécheresse prolongées.

Du coup, des endroits ultra-secs comme les Émirats Arabes Unis ou Israël ont réussi à devenir autonomes en eau douce grâce au dessalement. Israël produit 70% de sa consommation domestique en eau potable avec des usines placées le long de la Méditerranée, dont la grande installation de Sorek qui à elle seule sort environ 624 000 m³ d'eau douce par jour.

Autre exemple intéressant : Singapour, ville-État où l'espace et les ressources naturelles sont ultra-limitées. Là-bas, le dessalement couvre près de 30 % des besoins spécifiques en eau douce, permettant au pays d'être moins tributaire de la Malaisie voisine.

Cette indépendance face aux précipitations est un avantage à long terme énorme, surtout avec l'évolution des modèles climatiques prévoyant des sécheresses plus fréquentes et imprévisibles. Mais attention à ne pas croire que c'est un joker absolu : ce n'est faisable qu'à condition de gérer l'énergie disponible et l'impact environnemental.

Technologie mature et éprouvée

Le dessalement n'est clairement pas une nouveauté : la première grande usine industrielle moderne a vu le jour dès les années 1960 au Koweït avec la technologie de distillation. Aujourd'hui l'osmose inverse s'est largement imposée devant d'autres méthodes grâce à une efficacité énergétique meilleure : elle couvre environ 70% des capacités mondiales de dessalement actuellement installées. Des gros projets comme l'usine de Sorek en Israël produisent chaque jour plus de 600 000 m³ d'eau potable, alimentant ainsi environ 20% des foyers israéliens. Ça tourne à plein régime depuis 2013 sans incidents majeurs, preuve que cette solution tient la route sur la durée.

En termes de fiabilité, pas de mauvaise surprise technologique non plus : des membranes préfabriquées modulaires permettent une maintenance simplifiée et rapide, tandis que les installations thermiques restent compétitives dans les régions pétrolières où la récupération d'énergie excédentaire est monnaie courante. Même pour les systèmes membranaires, on a atteint un taux de récupération d'eau douce allant jusqu’à 50% pour les usines les mieux optimisées, montrant que le procédé, bien maîtrisé, est devenu vraiment efficace. Bref, la techno fonctionne et les chiffres parlent d'eux-mêmes.

Limites et inconvénients du dessalement de l'eau de mer

Impact environnemental

Effets sur les systèmes marins

Quand une usine de dessalement tourne à plein régime, un des premiers effets visibles sur le milieu marin, c'est souvent l'aspiration violente de l'eau de mer. Imagine qu'en aspirant de grandes quantités d'eau, elle aspire aussi involontairement plein de petits organismes : œufs de poissons, larves, petits crustacés… Ça fait une sacrée perte pour l'écosystème puisqu’ils sont à la base même des chaînes alimentaires marines.

Une autre conséquence, très concrète aussi, c’est la consommation d'énormes quantités d'eau qui, après traitement, ressort sous forme de saumure hyper-salée. Cette saumure est rejetée dans la mer, souvent tout près des côtes, et se dépose au fond parce qu’elle est plus dense. Résultat direct : une hausse locale de la salinité qui peut atteindre deux à trois fois celle de l'eau de mer normale, ce qui perturbe sérieusement la biodiversité marine, notamment les récifs coralliens et les herbiers marins. À titre d'exemple, dans la région du Golfe Persique, certaines études scientifiques rapportent que la salinité autour des rejets d'usines peut augmenter jusqu'à 50 PSU (unités de mesure de salinité), quand la normale est autour de 35 PSU, ce qui suffit à stresser gravement les espèces marines locales.

Et puis il n'y a pas que la salinité. La température de cette saumure rejetée est parfois bien plus élevée que la moyenne de l'océan, surtout avec les procédés thermiques. Une eau plus chaude localisée, c’est une mini "zone morte" assurée, car ça réduit la quantité d'oxygène disponible, empêchant poissons et végétaux marins de vivre normalement.

Pour limiter ces dégâts, certaines usines choisissent volontairement des emplacements où les courants marins sont forts, permettant une meilleure dispersion des rejets. D’autres investissent dans des dispositifs spécifiques pour réduire l'aspiration accidentelle d'organismes marins. Ces approches préventives restent cependant insuffisantes si on veut vraiment diminuer les impacts à long terme.

Rejet des produits chimiques

Les usines de dessalement utilisent souvent divers produits chimiques pour éviter la corrosion, la formation de tartre, la croissance d'organismes marins ou encore pour nettoyer les membranes. Quand on rejette ces produits dans l'océan, ça peut perturber gravement l'équilibre écologique. Certains biocides comme le chlore ou des agents antitartre comme les polyphosphates sont typiquement utilisés. Et une fois relâchés en mer, ces composés risquent de flinguer planctons et petits organismes marins, avec un effet domino possible sur toute la chaîne alimentaire locale.

Un exemple frappant, c'est celui de plusieurs centrales au Moyen-Orient où les résidus chimiques rejetés ont été liés à des épisodes de mortalité massive de poissons et des dégâts sur les récifs coralliens alentours. Ce qui marche pas mal, c'est de se tourner vers des alternatives plus respectueuses, comme les traitements à l'ozone qui limitent sérieusement les effets négatifs. Autre solution concrète : surveiller strictement la concentration de produits chimiques qu'on balance à la mer en respectant des seuils vraiment très bas, et recycler autant que possible les rejets pour minimiser les dommages causés aux écosystèmes marins.

Coût énergétique

Consommation énergétique des procédés thermiques

Les procédés thermiques de dessalement engloutissent beaucoup d'énergie, pas moyen de tourner autour du pot. Par exemple, la distillation à effet multiple (MSF) peut consommer jusqu'à 25 kWh par m³ d'eau produite, ce qui est énorme comparé aux méthodes membranaires comme l'osmose inverse (qui tourne autour de 3 à 5 kWh/m³). Même la distillation multi-étagée (MED), plus efficace, demande quand même environ 15 kWh/m³. Le souci majeur, c'est que ces procédés doivent constamment chauffer l'eau de mer, souvent par combustion de combustibles fossiles, ce qui en fait une méthode super énergivore et plutôt coûteuse niveau facture électrique. Un truc concret : en Arabie Saoudite, un des plus gros utilisateurs mondiaux de MSF, 1,5 million de barils de pétrole par jour partent pour produire de l'eau douce—ce qui est quand même hallucinant. Du coup, pour baisser cette conso monstre, certains pays commencent à coupler le dessalement thermique avec le solaire thermique ou avec la récupération de chaleur provenant d'autres industries. C'est une option pratique et franchement plus responsable si on veut éviter de griller inutilement tout notre carburant et d'autre énergies fossiles juste pour avoir de l'eau potable.

Consommation énergétique de l'osmose inverse

L'osmose inverse, c'est clairement la techno qui bouffe le moins d'énergie pour dessaler l'eau de mer. Concrètement, on parle aujourd'hui d'une conso autour de 3 à 5 kWh par m³ d'eau douce produite dans les installations modernes, alors qu'il y a trente ans, on était facilement à plus de 10 kWh/m³. Pas mal de progrès donc, mais c'est encore lourd à gérer côté facture électrique, surtout si tu le multiplies par les millions de m³ qu'une grosse ville peut consommer chaque jour.

Pour alléger un peu la note, certains pays malins couplent l'osmose inverse avec des énergies renouvelables. Par exemple, l'usine de dessalement d'Al Khafji en Arabie Saoudite tourne grâce au solaire photovoltaïque et réduit considérablement son empreinte carbone. Il y aussi Carlsbad en Californie qui utilise des récupérateurs de pression dernier cri, capables de recycler plus de 40% de l'énergie des rejets de saumure dans le système, histoire de ne pas tout gaspiller.

Si tu veux vraiment optimiser la consommation énergétique de l’osmose inverse chez toi, regarde du côté des membranes hautes performances qui demandent des pressions moins élevées, ou des systèmes hybrides solaire-éolien qui commencent à devenir financièrement accessibles. Ces investissements-là, ça fait sens à moyen terme et ça permet de faire baisser sérieusement ta facture énergétique.

Rejet de saumure

Conséquences sur la biodiversité marine locale

Quand on dessale l'eau de mer, on rejette des dizaines de milliers de tonnes de saumure très concentrée dans la mer, et ça, ça fait pas plaisir aux écosystèmes locaux. Ce concentré super salé tombe au fond, là où vivent pas mal d'espèces sensibles, surtout dans les zones côtières où beaucoup d'organismes marins se reproduisent. Ça peut tuer certaines algues et plantes aquatiques importantes comme les herbiers marins qui servent de pouponnières à plein d'espèces. Exemple concret : dans le Golfe Persique, les herbiers de Posidonie prennent cher à cause des grosses quantités de saumure rejetées. On a observé des baisses drastiques de biodiversité, comme des coraux affaiblis ou morts en raison de la modification brutale de leur environnement. Et pour les poissons et invertébrés, la concentration extrême de sel crée un stress osmotique, en gros, leur corps galère à gérer l'eau et le sel, ce qui peut provoquer mort ou déplacements forcés vers d'autres sites, déstabilisant les réseaux alimentaires existants. Il y a aussi un truc dont on ne parle pas beaucoup, c'est que cette saumure contient parfois des produits chimiques résiduels utilisés lors du dessalement, typiquement du chlore ou des antiscalants (anti-tartre). Et ces substances, même à faible concentration, perturbent le développement et la reproduction d'espèces sensibles comme certains mollusques ou crustacés. Un autre point à garder en tête, c'est l'augmentation locale de température causée par les rejets issus des procédés thermiques, ce qui peut impacter directement certaines espèces sensibles aux variations thermiques, surtout les coraux et les crustacés juvéniles. Certaines zones en Australie et aux Émirats Arabes Unis signalent déjà ces phénomènes autour des installations.

Techniques de gestion et de mitigation

Parmi les techniques efficaces pour réduire l'impact du rejet de saumure, on trouve le mélange préalable avec des eaux usées traitées ou le retour à la mer avec des diffuseurs spéciaux. Ça permet de diluer progressivement la saumure et diminue ainsi son impact sur la faune marine. Par exemple, l'usine de dessalement d'Ashkelon en Israël utilise des diffuseurs sous-marins dispersant efficacement la saumure dans un plus grand volume d'eau, limitant ainsi la concentration locale de sel.

Autre astuce concrète : réutiliser la saumure pour produire des minéraux ou récupérer des produits chimiques intéressants. On peut par exemple extraire du magnésium, du calcium ou du sel industriel destiné à des usages spécifiques. À Abu Dhabi, une partie de la saumure émise par les installations de dessalement est récupérée pour fabriquer des sels minéraux destinés à l'industrie chimique, une façon intelligente de transformer un problème environnemental en business rentable.

Enfin, coupler les unités de dessalement avec des installations d'énergie renouvelable—comme le solaire ou l'éolien—contribue à rendre leur fonctionnement et la gestion de la saumure plus durable sur le long terme. C'est ce qu'a mis en place l'usine de Perth en Australie avec des éoliennes dédiées, ce qui réduit l'empreinte carbone tout en optimisant le coût énergétique.

Coût financier élevé

Dessaler l'eau de mer, c'est sympa sur le papier mais côté porte-monnaie, c'est pas la même chanson. Installer une usine, ça demande un paquet d'argent dès le départ : compter entre 500 et 2000 euros par mètre cube de capacité journalière installée. Histoire de donner une échelle, une centrale de taille moyenne peut vite grimper autour de la centaine de millions d'euros. Ensuite, il y a l’entretien régulier à gérer, parce que le matériel morfle vite à cause du sel, et la facture en électricité s'alourdit sacrément, surtout si on utilise des procédés thermiques. Résultat : produire un mètre cube d'eau dessalée peut coûter entre 0,50 euro et 2 euros, soit environ deux à sept fois le prix de l'eau tirée des rivières ou nappes phréatiques. Même s’il y a des progrès techniques et que certains pays riches comme l'Arabie Saoudite ou Israël s'en sortent bien, ça reste un luxe inaccessible pour beaucoup de régions du monde.