Dessalement d'eau de mer: loin devant
Les plastiques haute performance aident la désalinisation de l’eau à faire son ménage
L’eau est un aspect primordial de la qualité de vie. Elle doit être fraîche, claire et pure pour s’inviter dans un verre. Ce périple est plus long dans certaines parties du monde que dans d’autres – et risque d’affecter l’environnement selon les méthodes employées. Jusqu’à présent, la désalinisation thermique de l’eau de mer libérait des tonnes d’inhibiteurs de corrosion, de particules de cuivre et d’agents de purification dans l’océan. Un nouveau genre de tuyau plastique développé par Technoform va changer la donne. Les kilomètres de tuyau utilisés pour l’évaporation de l’eau salée afin de générer de l’eau potable sont aujourd’hui fabriqués en alliages d’aluminium-laiton, de titane ou de cuivre-nickel. Ils sont donc prédisposés à l’encrassement. Un tube plastique éradiquerait le problème.
L’analyse de tendance systématique exécutée par Technoform pour la préparation des idées de nouveaux produits emmène toujours les spécialistes de l’extrusion vers de terres inconnues. En l’occurrence, un littoral. Étant donné les prévisions pour l’avenir de l’eau, l’une des ressources les plus vitales, la division Gestion de l’innovation de l’entreprise a rapidement identifié le potentiel. « Bien entendu, certains nous ont avertis de ne pas nous emballer. Jusqu’alors, personne n’avait réussi à extruder du plastique aux propriétés de conductivité suffisantes. Nous avons donc eu raison de persévérer », déclare Jasmin Düwell, Directrice de l’Innovation.
Les faits sont les suivants : les scientifiques s’attendent à une démultiplication des problèmes de pénurie d’eau à l’avenir, du fait de la croissance de la population mondiale et de l’industrialisation. Pour 2025, quelque 1,8 milliard de personnes pourraient être affectées par le manque d’eau et près des deux tiers de l’humanité souffrir de restrictions. Les usines de désalinisation de l’eau de mer constituent déjà la principale source d’eau potable dans les états du Golfe. Les grandes usines, comme celle de Jebel Ali à Dubaï associée à une centrale électrique, collectent près de 500 000 mètres cube d’eau potable dans la mer au quotidien. En Europe, le Portugal comme l’Espagne luttent déjà pour chaque goutte d’eau de pluie. Et dans une Californie exposée à la sécheresse, 44 projets d’usine de désalinisation sont déjà prévus.
Mais le manque d’eau n’est pas le seul problème. Habituellement, les tuyaux sont en titane ou en cuivre, des matières premières se raréfiant et très demandées, tout en se montrant très sensibles à la corrosion. C’est là que Technoform s’est retroussé les manches : le but était de développer une alternative en plastique offrant un potentiel élevé d’optimisation – en termes d’environnement et d’économies de coûts.
En tant que matériau, le plastique bat à plate couture les métaux pour la résistance à la corrosion. Sa conductivité thermique, en revanche, n’est pas son point fort. Le projet a été travaillé et retravaillé sur trois années par l’équipe Recherche & Développement de l’entreprise : ingénieurs de processus, outilleurs et ingénieurs de conception. Ils ont mélangé des matériaux de remplissage en tous genres dans les thermoplastiques, expérimenté avec une diversité de quantités, optimisé le processus d’extrusion et modifié la composition des composés - encore et encore.
Thomas Orth, L’ingénieur R&D
Comme prévu, les tests exécutés sur les tuyaux plastique-graphite innovants afin de déterminer les tendances à l’encrassement et à la corrosion ont généré de superbes résultats. La quantité de dépôt adhérant à la surface du plastique approchait du zéro. En d’autres termes, seule une infime fraction des produits chimiques utilisés pour nettoyer l’usine serait désormais employée et rincée dans l’océan. Les particules de matériaux de remplissage sont pratiquement complètement incorporées dans le plastique, agissant dès lors pratiquement comme un adhésif. Par ailleurs, contrairement au cuivre, le graphite n’est pas nocif pour l’environnement ou la santé des humains. Le PP-graphite a même été agréé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour son emploi dans l’eau potable.
Encouragée par ses découvertes, l’équipe Technoform a rendu visite à ses partenaires clés au Moyen-Orient pour leur exposer son idée novatrice. Les ingénieurs de développement voulaient aussi déterminer quels aspects spécifiques les clients pourraient rechercher. Il se trouve que leur principale préoccupation portait sur l’extérieur des tuyaux, l’évaporation étant en fait pleinement efficace uniquement si l’extérieur était totalement humide. Six mois de test, de conception et de recombinaison allaient suffire pour les combler... Les Technoformeurs développaient une procédure sophistiquée d’activation de la surface des tuyaux, exactement selon les attentes. L’intérieur des tuyaux affiche des propriétés hydrophobes, encourageant les gouttelettes d’eau à se condenser pour accroître encore le transfert thermique et le coefficient d’ensemble de transition thermique. À l’extérieur, l’eau en circulation est complètement en contact avec la surface du tuyau.
L’innovation développée par Technoform est aussi imbattable sur le plan de la durabilité. L’empreinte CO2 totale des tuyaux en PP-graphite, en tenant compte de chaque stade de production, est inférieure de 74 % à celle de leur équivalent métallique. La preuve de concept devrait bientôt commencer, des tests se déroulant en continu sur le site d’essai. Pendant ce temps, Technoform planifie déjà la phase suivante : un atelier a réuni des étudiants de l’Association des ingénieurs allemands (VDI) et une multitude d’applications additionnelles pour la technologie plastique-graphite ont été identifiées.