Soutenance mémoire
Historique de la molécule d’eau
L’eau c’est la vie. Présente dans toutes les traditions et religions du monde, l’eau est un élément primordial du patrimoine culturel de l’humanité à travers les mythes et les symboles. Ceux liés à l’eau entourent la création des formes terrestres, la naissance, la vie, le renouveau et la mort. Les sciences, l’art et les civilisations même ne sont pas pensables sans la présence de l’eau. [2]. Elle est au cœur de nos pratiques sociales, économiques et sanitaires ; l’eau s’inscrit au cœur même du vivant et conditionne la civilisation humaine.
La formule chimique de la molécule d’eau est « H2O », elle est composée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. L’analyse structurale a permis de connaitre la forme de la molécule d’eau, c’est une sorte de compas dont l’axe est occupé par l’atome d’oxygène et dont les bras sont formés par deux atomes d’hydrogène. L’angle H—O—H a une valeur de 104,7°C.
Les eaux de mer ou les eaux des océans sont les eaux salées parce qu’elle contient des substances dissoutes, les sels, constitués d’ions, principalement des ions halogénures comme l’ion chlorure et des ions alcalins comme l’ion sodium. L’idée d’extraire de l’eau potable à partir de la mer n’est d’ailleurs pas nouvelle. La nature le fait depuis toujours à travers le cycle naturel de l’eau. Sous l’effet du soleil, les océans s’évaporent, la vapeur d’eau forme des nuages qui provoquent des précipitations de pluie ou de neige dès que les masses d’air humide atteignent des régions plus froides. L’eau des précipitations est pure car le sel contenu dans la mer n’étant pas volatil, seule l’eau s’évapore. Les marins de l’antiquité confrontés à l’approvisionnement en eau à bord des bateaux avaient déjà imité la nature en faisant bouillir de l’eau de mer pour en extraire de l’eau non salée par condensation de la vapeur produite. Dans Meteorologica, Aristote (384-322 av. J.C.) écrit : « J’ai prouvé expérimentalement que l’eau salée qui s’évapore s’adoucit et que la vapeur condensée ne réforme pas de l’eau de mer ». Pline l’Ancien (23-79, Histoire Naturelle), Alexandre d’Aphrodise (150-215) et St Basile (329-379, Homélies) semblent avoir été les premiers à décrire des procédés pour rendre l’eau de mer potable. Mais il a fallu attendre le 18ième siècle pour qu’on évoque des procédés permettant d’augmenter la production, améliorer la pureté de l’eau ou économiser l’énergie. Et ce n’est qu’au début du 20ième siècle que sont apparus les premiers procédés vraiment industriels de distillation, c’est-à-dire de concentration des solutions et de production d’eau douce par vaporisation puis condensation.[3] Les procédés de distillation et les procédés membranaires constituent les deux grandes familles de procédés utilisés aujourd’hui à l’échelle industrielle pour le dessalement d’eau de mer.
Composition chimique de l’eau de mer
Le sel contenu dans l’eau de mer est composé de divers ingrédients dont les principaux sont : Chlorure (Cl-), Sodium (Na+ ), Sulfate (SO₄²⁻), Magnésium (Mg²⁺), Calcium (Ca²⁺), Potassium (K+), Hydrogénocarbonate (HCO³⁻), Bromure (Br-), Strontium (Sr²⁺), Fluorure (F-) exprimé en grammes pour un kilo d’eau.
Masse volumique
Une autre méthode consiste à peser un litre d’eau salée. Le poids d’un litre d’eau s’appelle «masse volumique ». Elle s’exprime en kg par litre ou en grammes par litre (g.L-1).
ρ =m/v
(Relation 1)
ρ = masse volumique exprimé en g.L-1
m= masse exprimé en g
V=Volume exprimé en L
Salinité
C’est la quantité de sel dissout par kilo d’eau de mer. Elle s’exprime en grammes par kilogramme ou, ce qui revient au même, en ppt (Part Per Thousand ou ‰) ou en PSU (Practical Salinity Unit).Elle peut être modifiée également par le climat, car les régions humides sont moins salées que les régions chaudes soumises à une évaporation plus importante (mer Méditerranée, mer Rouge). Sous les tropiques l’eau est salée, car il y a une forte évaporation. En général la salinité diminue avec l’augmentation des pluies et la diminution de l’évaporation.
Distillation et analyses de l’eau de mer
Distillation
Définition
C’est un procédé simple qui consiste à faire chauffer de l’eau de mer jusqu’à évaporation à l’aide d’un distillateur. La vapeur ainsi produite est dépourvue de sel et d’impureté en tout genre, et il suffit ensuite de la condenser pour obtenir de l’eau douce et potable. Par ce procède, seules les molécules d’eau s’échappent lors du phénomène d’évaporation, laissant en dépôt les sels dissous et toutes les autres substances contenues dans l’eau de mer. La vapeur condensée fournit une eau douce consommable, mais qui est insipide et ne contient aucun minéral qui soit bénéfique au corps humain. Les applications usuelles de la distillation serrent à éliminer un produit en cours de réaction chimique ou un solvant, isolation d’un composé naturel ou de plusieurs composés.
Eau réellement distillée
L’eau distillée est une eau qui a subi une distillation, théoriquement exempte de certains sels minéraux et organismes que l’on pourrait retrouver dans l’eau « naturelle ». Elle contient idéalement des molécules H2O, des gaz dissous comme O2 et CO2. Elle est qualifiée d’eau purifiée. Le terme eau distillée est un terme générique recouvrant plusieurs méthodes de purification de l’eau qui contient généralement des gaz dissous ,des sels minéraux ,des composés organiques et des composés biologiques comme les bactéries et les virus. La différence de préparation doit être faite selon le contexte. L’eau distillée gèle à 0°C comme l’eau du robinet.
Types de distillation
Il existe trois types de procédés de distillation : distillation à détente étagé (Multi Stage Flash Distillation), distillation à multiple effet (Multi Effet Distillation) et distillation solaire.
Distillation à détente étagé (MSFD)
La distillation multi-flash est un procédé développé dans les années 70. Il est aujourd’hui le procédé le plus utilisé au monde. L’intérêt du multi flash réside dans son faible coût énergétique. En effet, plus la pression est basse, plus la température à laquelle l’eau passe à l’état gazeux est faible. Le procédé multi-flash ne permet pas une flexibilité d’exploitation. Aucune variation de production n’est tolérée, c’est pourquoi ce procédé est surtout utilisé pour les très grandes capacités de plusieurs centaines de milliers de m3 d’eau dessalée par jour.
Distillation à multiple effet (MED)
La distillation à effets multiples est moins courante car elle ne permet pas de produire de grandes quantités d’eau douce et son installation est délicate et coûteuse. Mais cette technique permet des économies de l’ordre de 15% à 20% par rapport au multi flash. Le principe, simple, consiste en une association en série de modules évaporateur/condensateur dont la disposition permet de limiter les pertes thermiques et assure une grande faisabilité technique. De plus, ce procédé permet d’optimiser la récupération de la chaleur latente de condensation de l’eau.
Distillation solaire
La distillation solaire est un système le plus simple de la distillation de l’eau de mer. Elle consiste à transmettre le rayonnement solaire à travers une vitre et absorbe sous forme de chaleur par une surface noire en contact avec l’eau à dessaler.
Le distillateur solaire est constitué un bac qui contenait l’eau salé à évaporer et pour absorber l’énergie solaire, une toiture de verre ou matière en plastique et rigole destiné à recevoir l’eau douce produit.
Avantages et inconvénients
L’avantage est qu’à une température de plus de 100°C, tous les microbes sont éradiqués. Le principal inconvénient de la distillation est que le prix de ce procédé est elevé. En plus la technique utilise énormément d’énergie.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES
Chapitre I : Etude bibliographique
1.1. Historique de la molécule d’eau
1.2. Composition chimique de l’eau de mer
Chapitre II : Distillation et analyses de l’eau de mer
2.1. Distillation
2.2. Paramètres d’analyse de l’eau de mer
Chapitre III : Pluviométrie à Tamatave
3.1. Climat et pluviométrie
3.2. Température
PARTIE II : MATERIELS ET METHODES
Chapitre IV : Présentation de la zone d’étude
4.1. Situation géographique de Tamatave
4.2. Objet de l’étude
Chapitre V : Etude par distillation
5.1. But
5.2. Matériels utilisés
5.3. Méthode de séparation de l’eau et du sel
Chapitre VI : Analyses physico-chimiques
6.1. Prélèvement d’échantillon pour l’analyse chimique
6.2. Prélèvement d’échantillon pour l’analyse physique
Chapitre VII : Paramètre sensoriel de l’eau
Chapitre VIII : Paramètres bacteriologiques de l’eau
8.1. Principe de la technique de la membrane filtrante
8.2. Milieux de cultures utilisés
8.3. Mode opératoire
Chapitre IX: Paramètres physico-chimiques
9.2. Résultats et interprétations des paramètres bactériologiques
Chapitre X : Analyse sensorielle
10.1. Résultats et interprétations l’analyse sensorielle
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
REFERENCES WEBOGRAPHIQUES
ANNEXE
