Sommaire

Sommaire……………………………………………………………………………………

…………………….2

Introduction…………………………………………………………………………………

……………………3

A. Généralités sur le dessalement de l’eau

mer……………………………………………..51. Caractéristiques des eaux marines et

saumâtres……………………………………..51.1. Les eaux

marines………………………………………………………………………

……51.2. Les eaux

saumâtres……………………………………………………………………

……61.3. Critères de

potabilité………………………………………………………………………

62. Les principales technologies de dessalement de l’eau de

mer…………………..6B. Dessalement par

électrodialyse……………………………………………………………….71. Principe et

définition………………………………………………………………………….

.82. Membranes

d’électrodialyse………………………………………………………………...

82.1. Membranes échangeuses

d’ions……………………………………………………….92.1.1. Principe et

définition……………………………………………………………………

…92.1.2. Classification des

membranes…………………………………………………………11

2.1.3. Propriétés

caractéristiques…………………………………………………………….

.112.1.4. Membranes homopolaires..

……………………………………………………………122.1.5. Membranes

bipolaires…………………………………………………………………..1

23. Technologie d’un

électrodialyseur……………………………………………………….143.1. Description

générale……………………………………………………………………..1

43.2. Electrodes……………………………………………………………………

……………….153.3. Compartiments……………………………………………………………

……………….163.4. Economie de

procédé…………………………………………………………………….17C. Application de

l’électrodialyse………………………………………………………………201. Eaux et

effluents…………………………………………………………………………

…….202. Industrie

agroalimentaire…………………………………………………………………

..213. Industrie chimique. Chimie fine.

Pharmacie…………………………………………21

Conclusion..

…………………………………………………………………………………………………

….23

Bibliographie………………………………………………………………………………

……………………24

Introduction

L'eau est abondante sur terre, elle représente 1380 millions de km3. L'essentiel toutefois est

constitué d'eau de mer (97,2 %) et de glace (2,15 %) inutilisables directement. L'eau douce,

facilement disponible (lacs, fleuves, certaines eaux souterraines), ne représente que 0,07 % de

la ressource totale soit environ un million de km3. Mais la répartition de cette eau est très

inégale. En effet, dix pays se partagent 60 % des réserves d'eau douce et vingt-neuf autres

principalement en Afrique et au Moyen-Orient, sont au contraire confrontés à une pénurie

chronique d'eau douce. Dans ces pays, selon le Water Ressources Institute, 250 millions

d'individus, ne disposent pas aujourd'hui du minimum vital d'eau défini à 1000 m3 par habitant

et par an. 400 millions de personnes vivent en situation de stress hydrique (figure1), estimé

entre 1000 et 2000 m3 par habitant et par an. Et on estime que 2,5 milliards de personnes

pourraient souffrir du manque d'eau en 2050 compte-tenu de l'évolution de la démographie et

de l'augmentation des consommations d'eau.

Figure 1 : stresse hydrique dans le monde

Pour faire face à cette pénurie annoncée d'eau, de nouvelles techniques de production d'eau

potable devront être mises en place pour satisfaire les besoins de la population croissante. Une

des techniques prometteuses pour certains pays est le dessalement de l'eau de mer ou des eaux

saumâtres. Les techniques de dessalement de l'eau de mer sont opérationnelles depuis de

nombreuses années. Elles ont promu d’importants programmes de recherche et de

développement incluant le stade semi-industriel d’exploitation pilote, afin d’étudier la

faisabilité d’un très grand nombre de processus théoriquement applicables. Dans un premier

stade, quatorze procédés, considérés comme prometteurs, ont été analysés, mais finalement

seuls deux d’entre eux ont survécu à l’épreuve du développement industriel : la distillation et

l’emploi de membranes (osmose inverse, électrodialyse).

A. Généralités sur le dessalement :

Le dessalement de l’eau est un moyen d’obtenir de l’eau potable qui est de plus en plus

utilisée à l’échelle planétaire. C’est un processus qui consiste à extraire le sel d’une eau salée

ou d’une eau saumâtre pour la rendre potable ou utilisable pour l’industrie ou l’irrigation.

1. Caractéristiques des eaux marines et saumâtres

1.1. Les eaux marines

L’eau de mer est la matière première de l’usine de dessalement. Chacun peut observer seschangements de température, de limpidité d’un lieu ou d’un jour à l’autre ; les écarts desalinité sont moins connus.

Salinité, température et matières en suspension sont les paramètres majeurs dufonctionnement d’une unité de dessalement

Salinité

La salinité mesure la concentration en sels dissous ; elle s’exprime en g/L. Du fait que lesquantités de sels dissous sont souvent très inférieures au gramme.

Les salinités les plus basses se rencontrent au voisinage des pôles. La quantité de sels dissousaugmente au fur et à mesure que l’on se rapproche de l’équateur. Elle peut dépasser 50 g/Ldans certaines zones, telles que la côte Est de l’Arabie Saoudite où la chaleur et les hauts-fonds favorisent l’évaporation.

Quelques valeurs moyennes de la salinité de l’eau de mer :

Océan Atlantique : 35 g/L ; Mer Méditerranée : 38 g/L ; Mer Rouge : 40 g/L et plus ; Golfe Persique : 50 g/L et plus.

1.2. Les

eaux saumâtres

On appelle eau saumâtre une eau salée non potable de salinité inférieure à celle de l'eau de

mer. La plupart des eaux saumâtres contiennent entre 1 et 10 g de sels par litre. Ce sont

parfois des eaux de surface mais le plus souvent des eaux souterraines qui se sont chargées en

sels en dissolvant certains sels présents dans les sols qu'elles ont traversés. Leur composition

dépend donc de la nature des sols traversés et de la vitesse de circulation dans ces sols. Les

principaux sels dissous sont le CaCO3, le CaSO4, le MgCO3 et le NaCl.

Tableau 1 – Composition standard de l’eaude mer océanique

Cations (mg/L) Anions (mg/L)Sodium.....................Magnesium..............Calcium....................Potassium................ Strontium.................

11 0351 33041839714

Chlorure ...................Sulfate ......................Bicarbonates.............Bromures .................Fluorures...................

19 8412 769146681,4

Salinité totale ................................ 36,047 g/L

1.3. Critères de potabilité

Dans la grande majorité des cas, l’eau est exclusivement destinée à la consommation humaine

et doit donc être conforme à la réglementation des eaux potables.

L’OMS classe les critères de potabilité d’une eau en cinq groupes.

Ceux qui intéressent le producteur d’eau dessalée concernent :

*L’aspect physique : température, limpidité, odeur, teneur en matières en suspension (MES) ;

*Les caractéristiques chimiques : salinité, chlorures, pH, etc.

2. Les principales technologies de dessalement de l’eau de mer

Les technologies actuelles de dessalement des eaux sont classées en deux catégories (figure

2), selon le principe appliqué :

Les procédés thermiques faisant intervenir un changement de phases : la congélation

et la distillation.Les procédés membranaires: l'osmose inverse et l'électrodialyse.

Figure 2 : procédés de dessalement de l’eau de mer

Quel que soit le procédé de séparation du sel et de l'eau envisagé, toutes les installations de

dessalement comportent 4 étapes :

une prise d'eau de mer avec une pompe et une filtration grossière,

un prétraitement avec une filtration plus fine, l'addition de composés biocides et de

produits anti-tarte,

le procédé de dessalement lui-même,

le post-traitement avec une éventuelle reminéralisation de l'eau produite.

A l'issue de ces 4 étapes, l'eau de mer est rendue potable ou utilisable industriellement, elle

doit alors contenir moins de 0,5 g de sels par litre.

B. Dessalement de l’eau de mer par électrodialyse :1. principe et définition

On sait que lorsqu'on soumet un liquide contenant des espèces ioniques à un champ électrique

grâce à deux électrodes plongées dans le milieu entre lesquelles on applique une DDP, les

cations et les anions migrent respectivement vers les électrodes positives et négatives où ils se

déchargent : il y a électrolyse.

Si l'on place sur le trajet des ions une série de membranes permsélectives, les unes aux anions,

les autres aux cations, alternativement, la migration est limitée dans les compartiments formés

par cette série de barrières. Certains s'appauvrissant tandis que d'autres, dans le même temps,

s'enrichissent en espèces ioniques. Ce procédé est appelé électrodialyse (par analogie à la

dialyse qui se fait, ici, sous l'impulsion du champ électrique).

Fondée sur les propriétés des membranes échangeuses d'ions homopolaires à ne transférer

qu'un seul type d'ions, l'application d'un champ électrique perpendiculairement au plan des

membranes permet donc d'extraire en partie ou en totalité les ions contenus dans un fluide et

d'opérer ainsi une séparation espèces chargées/espèces neutres. Un schéma explicatif permet

de mieux comprendre le phénomène et les flux de transfert qui agissent pendant

l'électrodialyse (figure 3).

Figure 3 : principe de dessalement d’une eau saline par électrodialyse

Les membranes sélectives aux anions (MEA) et aux cations (MEC) sont disposées

alternativement entre deux électrodes situées aux extrémités du module. Une cellule

élémentaire est constituée de deux compartiments (1) et (2). Lors du passage du courant

électrique i, les cations sont attirés par le pôle négatif : ils peuvent quitter (1) en migrant à

travers la MEC mais sont piégés dans (2) à cause de la MEA. Les anions migrent en sens

inverse. Donc, le compartiment (1) dans lequel arrive l'effluent brut s'appauvrit

progressivement en espèces ioniques (la solution qui en résulte est appelée «dilué») tandis que

le compartiment (2) s'enrichit en ces mêmes ions (concentré).

Les espèces neutres présentes dans l'alimentation ne sont pas modifiées et se retrouvent dans

le dilué. Les électrodes sont maintenues au contact de circuits indépendants seulement

destinés à assurer la conduction électrique. Dans les installations industrielles, les

empilements peuvent atteindre plusieurs centaines de cellules élémentaires dans des

assemblages de type filtre-presse.

2.1. Membranes échangeuses d’ions :

2.1.1.Principe et définition:

Une membrane échangeuse d’ions, appelée aussi membrane perméable aux ions ou membrane

ionique, est constituée d’un matériau généralement macromoléculaire, plus ou moins réticulé

en un réseau tridimensionnel insoluble dans l’eau, sur lequel sont fixés de façon covalente des

groupements fonctionnels ionisés appelés aussi des ions fixes, neutralisés électriquement par

des ions mobiles de signe opposé appelés ions compensateurs ou contre-ions. Ce sont les ions

fixes qui sont à la base de la spécificité de la membrane ; s’ils sont de charge négative, la

membrane sera sélective aux cations et est dite alors échangeuse de cations (MEC), dans le

cas contraire il s’agit d’une membrane échangeuse d’anions (MEA).

Les co-ions sont des ions ayant une charge de même signe que les sites fixes. Ils sont

idéalement exclus des transferts au travers de la membrane. Les contre-ions et les co-ions sont

les ions composants de l’électrolyte (figure 4).

Figure 4 : représentation schématique d’une membrane échangeuse de cations

Les groupes échangeurs les plus couramment utilisés dans les MEI sont regroupés dans le tableau 2 suivant :

Type de

membraneNature du groupement ionique

Caractère

conféré à la

membrane

MEC

Sulfonique - SO3-

Phosphorique - PO32-

Carboxylique – COO-

Arsenique -AsO3

Acide fortAcide fortAcide faibleAcide faible

MEA

Alkylammonium - NR3+, NHR2+,- NH2R+

AlkylSulfonium - SR2+

Alkylphosphonium - PR3+

Vinylpyridinium - C5H4NH+

Base forte

Base forteBase faibleBase faible

Tableau 2 : Principaux types des charges fixes utilisés dans les MEI

Les groupes sulfoniques et ammoniums quaternaires confèrent à la

membrane dans laquelle ils sont fixés un caractère respectivement acide

et basique forts ; on peut admettre que leur dissociation est complète pour

tout pH. Les membranes contenant les groupes carboxyliques et

ammoniums secondaires ou primaires sont respectivement cationiques et

anioniques à caractère acides faibles et basiques faibles. Les membranes

d’électrodialyse sont surtout des membranes ioniques fortes.

Suivant le type de sites échangeurs (de cations, d’anions ou des deux à la

fois), on obtient différents types de MEI que l’on distingue comme suit : les

membranes homopolaires et les membranes bipolaires.

2.1.2.Classification des membranes :

Du point de vue propriétés on distingue deux types de membranes :

Les membranes échangeuses de cations qui sont perméable uniquement aux cations

et dont le groupement fonctionnel est en général un groupement acide sulfonique

(SO3-) ; par exemple, le copolymère styrène-divinylbenzène ammonium sulfoné ;

Les membranes échangeuses d’anions qui sont perméables uniquement aux anions et

dont le groupement fonctionnel est un groupement ammonium quaternaire (NR3+) ; par

exemple, le copolymère styrène-divinylbenzène ammonium quaternaire.

Du point de vue fabrication on distingue deux types de membranes :

Les membranes hétérogènes sont élaborées à partir de particules colloïdales

échangeuses d’ions, incorporées dans une résine phénolique ou un polymère

(polystyrène ou polypropylène, par exemple). Les membranes homogènes sont obtenues par polymérisation directe de monomères

fonctionnels ou en fonctionnalisant des films de polymères, c’est-à-dire en y fixant des

groupements fonctionnels, par voie chimique ou radiochimique.

2.1.3.Propriétés caractéristiques

Que les membranes soient homogène ou hétérogène, elles doivent, pour être utilisées avec

succès en électrodialyse, procéder les qualités principales suivantes :

Le taux d’hydratation, ou gonflement, résulte d’un compromis entre l’accessibilité

des sites échangeurs d’ions, d’autant plus élevée que le taux d’hydratation est

important, et la résistance mécanique, d’autant plus grande que ce taux est faible.

La résistance électrique de la membrane contribue à la consommation énergétique.

Cependant, dans la pratique, cette contribution est négligeable.

La capacité d’échange, exprimée en équivalents par gramme de matériau échangeur,

est directement liée au nombre de sites échangeurs (groupements fonctionnels).

La sélectivité est exprimée par le nombre de transport t, qui représente la fraction du

courant transporté par une espèce i, (ti), ou par une famille d’espèces, les cations par

exemple.

2.1.4.Membranes homopolaires

Les membranes homopolaires ne contiennent qu'un seul site échangeur d'ions. Les membranes

échangeuses de cations ou cationiques (MEC) contiennent des groupes fonctionnels chargés

négativement tels que SO3-, COO-, PO32-, HPO2- et AsSO32-, tandis que les membranes

échangeuses d'anions ou anioniques, (MEA) ne portent que des sites chargés positivement tels

que NH3+, RNH2+, R2NH+, R3N+, R3P+, R2S+.

Les différents groupes ioniques ont un effet sur la stabilité vu que certains seront dissociés sur

tout le domaine de pH pendant que d'autres ne le seront qu'au-delà ou en deçà d'une limite

donnée : ces membranes se comportent comme des acides et des bases, forts ou faibles.

Les ions échangeables, les contre-ions, sont de signe opposé au groupe fonctionnel fixé sur le

matériau et peuvent circuler de site en site.

Les groupes fonctionnels sont appelés ions fixés : les ions de même signe, les co-ions, sont

normalement rejetés de la membrane par répulsion électrostatique mais une forte

concentration de la solution au contact de la membrane amène parfois certains d'entre eux à

tout de même y pénétrer.

2.1.5.Membranes bipolaires

Principe et définition :

Une membrane bipolaire est constituée de trois couches : une face échangeuse de cations

(EC), une face échangeuse d’anions (EA) et une interface hydrophile de jonction (figure 5).

Sous l’effet d’un champ électrique dans des conditions spécifiques, l’eau contenue dans la

membrane est dissociée en ions H+ et OH–. Les faces EC et EA sont disposées respectivement

du côté de la cathode et du côté de l’anode, de façon à permettre le transfert des ions ainsi

produits vers les solutions adjacentes. L’utilisation d’une membrane bipolaire permet donc de

réaliser une titration physique, c’est-à-dire sans ajout d’acide ou de base. En effet, elle produit

simultanément des ions H+, qui migrent à travers la face EC et provoquent une titration acide

dans le compartiment proche de la cathode, et des ions OH–, qui migrent à travers la face EA

et provoquent une titration basique dans le compartiment proche de l’anode. Les

compartiments adjacents aux faces EA et EC sont donc appelés respectivement compartiments

base et acide. Les MB peuvent être utilisées dans des motifs élémentaires de différentes

configurations permettant, par association avec des membranes homopolaires, de réaliser

diverses transformations.

Propriétés caractéristiques

Les caractéristiques principales sont directement liées au principe décrit précédemment :

perméabilité à l’eau élevée, afin d’entretenir la réaction de dissociation de l’eau ; faible résistance des faces EC et EA au transfert des ions H+ et OH– produits ; bonne sélectivité des faces EA et EC ; bonne résistance aux pH extrêmes.

Figure 5 : représentation schématique du fonctionnement d’une membrane bipolaire

2. La technologie d’un électrodialyseur :3.1. Description générale

Un électodialyseur est constitué par un empilement de membranes alternativement

échangeuses d’anions et échangeuses da cations, séparées par des compartiments dans

lesquels circulent les solutions salines. Cet empilement est serré entre deux presses, soit à

l’aide des tiges filtrées et de boulons, soit à l’aide d’un vérin hydraulique.

La (figure 6) représente une vue éclatée d’un électrodialyseur. La technologie est proche de

celle de filtres-presses, notons que les termes « modules d’électrodialyse » ou « stack » sont

souvent utilisés pour désigner l’électrodialyseur proprement dit. Un module d’électrodialyse

peut être considéré comme une succession de cellules unitaires, une cellule unitaire étant

l’ensemble constitué par :

Un compartiment de déminéralisation ; Une membrane échangeuse de cations ; Un compartiment de concentration ; Une membrane échangeuse d’anions.

Le nombre de cellules unitaires par module doit être assez élevé de manière, d’une part à

minimiser les pertes d’énergie aux électrodes, et d’autre part à rendre l’installation la plus

compacte possible.

En général, le nombre de cellules unitaires est compris entre 100 et 500.La manière générale

d’assemblage d’une cellule à électrodialyse est décrite comme suit :

1 : Bloc en polypropylène 7 : Cadre en acier

2 : Electrode 8 : Electrode 9

3 : Electrode chamber 9 : Entrée du concentrât

4 : Joint du spacer (PVC) 10 : Membrane échangeuse de cations

5 : Toile du spacer 11 : AAM

6 : Visses 12 : Entrée du diluât

13 : Entrée du concentrât

Figure 6: technologie d’un électrodialyseur

L’empilement des membranes peut se faire de deux facons soit verticalement soit

horizontalement.

La disposition verticale présente l’avantage de faciliter le dégazage éventuel des solutions

(air, CO2) d’éviter un affaissement des membranes et permettre une bonne irrigation du

module, toutefois, la disposition horizontale présente l’avantage de permettre des montages et

des démontages de module

beaucoup plus aisés (figure7).

Figure 7 : les modules d’un électrodialyseur

3.2. Electrodes :

Dans le cas le plus simple, un module est équipé de deux électrodes (une anode et une

cathode) qui sont placée à chacune de ses extrémités. Mais il est possible, et parfois

souhaitable, de placer à l’intérieur du module une ou plusieurs électrodes reliées chacune et

alternativement à un pôle positif et négatif (branchement électrique parallèle). Ce système à

multi-électrodes est utilisé :

Soit lorsque le nombre de cellules unitaires est trop élevé, de manière à diminuer la

tension électrique aux bornes des modules ; Soit lorsqu’on l’on veut faire travailler plusieurs paquets et membranes à des densités

de courant différentes, ce qui permet d’améliorer les performances de l’appareil ; Soit lorsque l’utilisateur possède un redresseur ayant une tension de sortie trop faible.

Les matériaux constitutifs des électrodes sont, pour l’anode, le titane ou le tantale platinés, et

pour la cathode, l’acier inoxydable.

3.3. Compartiment :

Chaque module d’électrodialyse est caractérisé par le type de compartiment utilisé et, en

particulier, par le système de distribution et de répartition du liquide entre les membranes. Il

existe actuellement deux systèmes : écoulement labyrinthe et écoulement en nappe.

Ecoulement labyrinthe :

Ce système permet de faire circuler les liquides à des vitesses élevées (jusqu’à 70 cm/s) tout

en maintenant entre les membranes une distances uniforme : toutefois, il a l’inconvénient de

créer des pertes de charges élevées.

Ecoulement en nappe :

Ce système est constitué par un grillage plastique qui permet à la fois de soutenir les

membranes et de créer une turbulence. Les vitesses de passage, toujours calculées pour un

compartiment supposé vide, sont en général inférieures à 10 cm/s et très souvent de l’ordre de

6 à 8 cm/s.

3.4. Economie du procédé :

Consommation d’énergie :

Pour un module d’électrodialyse comportant un nombre élevé de cellules unitaires on peut

négliger les pertes d’énergie aux électrodes et ne considérer que l’énergie dépensée par effet

joule.

La quantité d’électricité nécessaire pour extraire par électrodialyse ∆N (équivalent, g/m3)

d’une solution saline est égale à :

Avec :

qi : quantité d’électricité nécessaire par mètre cube d’eau (Ah/m3) ;

f : constante da Faraday = 26.8 Ah/équiv/g ;

qi=∆N.f

ŋ: rendement Faraday ;

∆N : quantité de sel à extraire (equiv.g/m3)

L’énergie nécessaire pour le dessalement de 1 m3 d’eau aura pou valeur :

Avec :

Wél : énergie dépensée par électrodialyse (KWh/m3)

U : différences de potentiel appliqué à chaque cellule unitaire (V).

D’où :

La consommation d’énergie est donc directement proportionnelle à la quantité de sel à

éliminer.

Application numérique :

Cas de l’eau de mer à 35 g/l que l’on veut dessaler jusqu’à 0,5 g/l

∆N=1000 (0,6-0,005)=595 équiv.g.m-3

U=1,5 V

ŋ= 0,8

D’où :

Surface de membrane :

L’intensité pour obtenir le transfert de Q∆N (équiv.g/h) est égale à :

Avec :

Q : débit du circuit de déminéralisation (m3/h) ;

I : intensité du courant (A) ;

n : nombre de cellules unitaires ;

Wél=U.qi/1 000

Wél=U. ∆N/37,3. ŋ

Wél=1,5*595/37,3*0,8=30KWh.m

-3

I=26,8.Q.∆N/n.ŋ

ŋ : rendement de Faraday

La surface totale de membrane nécessaire sera égale à :

Avec :

S : surface totale de membrane (m2) ;

SMA : surface de membrane anionique (m2) ;

SMC: surface cationique (m2)

Or:

Avec:

I: densité de courant (mA/cm2);

Q : fraction de membrane utile

D’où:

La surface totale de membrane nécessaire pour déminéraliser Q (m3/h) de ∆N (equiv..g/m3) est

donc égale à:

Cette relation montre que la surface nécessaire pour une déminéralisation donnée est :

Inversement proportionnelle à la densité de courant ; Directement proportionnelle à la quantité de sel à déplacer.

C. Applications de l’électrodialyse

De nombreuses applications de l’électrodialyse ont été développées lors de ces dernières

années. L’intégration de ces technologies dans des procédés de purification ou de production

de molécules organiques permet de diminuer, entre autres, les effluents salins générés par

l’utilisation des résines échangeuses d’ions.

Le tableau 2 présente les principales applications de l’électrodialyse par secteur d’activité.

Tableau 2 : Principales applications de l’électrodialyse

S=SMA+SMC

SMA=SMC=n*I/10.i.q

S=2. (26, 8/10). (Q.∆N/i.ŋ.q)

S=5,36.(Q.∆N/i.ŋ.q)

Domaine d’application Application

Traitement de l’eau et des effluents

Production d’eau potable à partir d’eau demer (et production de sel) Élimination des nitrates contenus dans lesressources en eauTraitement d’effluents d’industries papetièresEffluents d’industries de traitement desurface

Agroalimentaire

Déminéralisation de lactosérum en vue de lavalorisation des protéines Stabilisation tartrique du vinDéminéralisation de jus sucrésDésacidification de jus de fruitsProduction d’acides organiques

Chimie fine et pharmacie

Extraction d’acide nitrique d’une solution deglyoxalRégénération d’amines dans la purificationde fumées d’incinération Purification et recyclage de phénylacétatelors de la production de pénicillinePréparation de solutions isotoniquesPurification d’acides aminésProduction de vitamine CProduction d’acides organiques

1.1. Eau et effluents

Pour la production d’eau potable à partir de ressources naturelles, l’EDC offre un double

intérêt. Elle permet à la fois de réduire le taux de nitrate et de diminuer la dureté des eaux

provenant des nappes phréatiques.

1.2. Industrie agroalimentaire

De nombreuses unités d ’EDC sont intégrées dans des procédés de déminéralisation de

lactosérum. Le tableau 3 donne un aperçu des procédés utilisés pour la déminéralisation du

lactosérum, en fonction du type de lactosérum à traiter et du taux de déminéralisation à

atteindre.

1.3. Industrie chimique. Chimie fine. Pharmacie

■Industrie chimique

● Des applications très spécifiques dans le domaine du traitement de surface ou de

traitement des fumées ont été développées.

Ces applications font souvent appel à des configurations d’empilement particulières.

● La régénération d’amines dans le procédé de purification de fumées d’incinération a

nécessité le développement d’empilements industriels en trois compartiments. Cette

configuration permet notamment la substitution d’ions : cations ou anions suivant le type de

membranes mis en œuvre.

■Chimie fine

● L’électrodialyse est utilisée pour la déminéralisation de solutions d’acides aminés.

Les acides aminés peuvent être produits par voie chimique ou provenir de produits naturels

qui sont hydrolysés par voie acide. Le sel obtenu après neutralisation est, dans ce cas, extrait

et concentré par EDC.

Tableau 3 : choix du procédé optimal en fonction du type de lactosérum et du taux de

déminéralisation

produitTaux de déminéralisation (sur cendes)

30٪ 50 à 70٪ >90٪

Lactosérum doux (6٪

matièresèche)

NanofiltrationRésines

+nanofiltration

Electrodialyse+

Résines+

nanofiltrationLactoséru

mconcentré(18 à 24٪matièresèche)

Electrodialyse

électrodialyseRésines

+électrodialyse

● Le marché des plastiques biodégradables fait appel à une très haute pureté d’acide lactique

qui peut être obtenu par le procédé décrit figure 8. La ligne de production d’acide lactique à

partir d’un moût de fermentation est décrite selon le schéma suivant : la clarification peut être

assurée par de l’ultrafiltration. L’électrodialyse conventionnelle permet une purification du

lactate avant conversion en acide lactique par l’EDBM. Des résines cationiques et anioniques

permettent d’assurer la purification finale. Le niveau de pureté à atteindre dépend des

exigences qualité.

Figure8 : schéma de procédé pour la production d’acide lactique

■Pharmacie

● Plusieurs produits dérivés d’eau de mer et commercialisés en pharmacie sont issus de

procédés de déminéralisation par EDC permettant d’obtenir des solutions isotoniques.

● En 2002, un groupe pharmaceutique a investi pour la production de 1 700 t/an d’acide

acétique. 450 m2 de membranes ont été installés pour traiter un effluent d’acétate de sodium

à 210 g/L et permettre une conversion à 91,5 % en forme acide avec une production de soude

à 1,5 N. L’acide acétique est alors recyclé dans le procédé de fabrication. L’unité a été

construite suivant les standards pharmaceutiques.

Conclusion

Le dessalement de l’eau de mer apporte une réponse aux besoins d’eau douce. Toutefois,

quelque soit le procédé utilisé, il n’est pas sans inconvénients :

Besoins énergétiques importants ;

Rejet des saumures concentrées (et chaudes dans le cas de la distillation) en mer ou

injectées dans le sol ;

Emploi de produits chimiques pour nettoyer les membranes ;

Traces de métaux lourds échappés des installations ;

Aucune législation spécifique concernant la potabilité de l’eau issue de ces

traitements.

Selon le rapport récent de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), le coût induit par

l’extension et l’entretien des services d’approvisionnement en eau augmente dans les pays de

la Méditerranée orientale et de l’Asie occidentale.

Bibliographie

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10/ BERLAND (J.-M.) et PERAHIA (M.-A.). – Traitement individuel des eaux domestiquesC 3 840. Bâtiment et travaux neufs (2002).

11/ Thèse de Valérie JACQUET VIOLLEAU -Déminéralisation par électrodialyse en présence d’un complexant application au lactosérum (1999). P 25, 26, 31,23.