Vous en avez assez d’embarquer sur votre voilier des litres et des litres d’eau embouteillés à chaque départ en croisière ? Cette contrainte, longtemps inhérente aux voyages en mer, est aujourd'hui considérablement allégée grâce à l'avènement des dessalinisateurs. Ces systèmes transforment l’eau de mer en eau douce et potable, offrant une autonomie sans précédent aux navigateurs. Le transport de grands réservoirs d'eau est désormais chose du passé, car les dessalinisateurs de bateaux fournissent une eau potable de haute qualité en fonction des besoins. L’homme a navigué pendant des siècles sur les mers et les océans sans avoir besoin d’un dessalinisateur à bord, mais ces dernières années, il est devenu un élément indispensable pour la grande majorité des navigateurs. Le fait de disposer d’un dessalinisateur à bord d’un bateau nous permet de naviguer avec davantage d’autonomie, de sécurité et de confort, choisissant l’itinéraire sans que l’approvisionnement en eau ne détermine la distance que l'on peut parcourir de manière autonome.
Qu'est-ce qu'un Système de Dessalement pour Bateaux ?
Un système de dessalement de bateau est une unité spécialisée de traitement de l'eau déployée à bord de navires pour fournir de l'eau douce par dessalage de l'eau de mer. Ces systèmes utilisent des technologies de dessalement spécifiques pour éliminer les solides dissous et autres éléments indésirables de l'eau de mer. Ainsi, un flux d'eau de haute qualité est généré pour soutenir les différentes opérations du bateau. Les systèmes de dessalement des bateaux offrent aux exploitants un approvisionnement continu en eau de mer tout en occupant relativement peu d'espace. Ils constituent actuellement la principale source d'eau douce pour les yachts, les bateaux de pêche, les cargos et les navires à passagers.
Le Principe de l'Osmose Inverse : Comment les Dessalinisateurs Fonctionnent-ils ?
Si la possibilité de produire de l'eau douce à partir de l'eau de mer semble évidente, les principes physiques derrière le fonctionnement d'un dessalinisateur le sont moins. Les dessalinisateurs, notamment ceux basés sur l'osmose inverse, sont de plus en plus présents sur nos bateaux de plaisance. Le processus de dessalement par osmose inverse est une technologie de filtration membranaire sous pression, la plus utilisée et la plus productive pour l'eau de mer.
La première étape de ce processus consiste à pomper de l'eau de mer à travers un passe-coque situé sur les bordés de fond du navire. La crépine permet une première filtration grossière à 150 microns. Ensuite, la pompe basse pression gave le circuit en eau de mer, avec une pression supérieure à 0. L'eau passe alors dans des filtres de 20 et 5 microns pour un prétraitement essentiel. Ce prétraitement est crucial car la présence d'unités de prétraitement dans les dessalinisateurs de bateaux à osmose inverse augmente considérablement leurs scores de productivité.
Après cette phase de filtration, une pompe haute pression, comparable à une pompe de karcher marinisée, aspire l'eau de mer filtrée et l'envoie dans les membranes du dessalinisateur à une pression d'environ 60 bars. Cette pression, dite haute pression ou pression HP, force l'eau à traverser les membranes. La vitesse de rotation de la pompe haute pression détermine le débit qui alimente les membranes à osmose inverse.
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Le cœur du système réside dans la membrane semi-perméable. Ces membranes sont baignées d'un côté par l'eau de mer et de l'autre par l'eau douce. Un technicien de la Compagnie Hydrotechnique compare le fonctionnement des membranes de l'osmose inverse à la peau humaine : "La membrane est un enroulement de films polyamides autour d'un tube en polyéthylène, séparés par un tissu très fin. Le tout est ensuite vernis. Sous la peau, il y a le sang, un liquide concentré, à l'extérieur de la peau, il y la sueur qui traverse la peau par le phénomène d'osmose." La membrane se comporte comme les pores de la peau qui se dilatent avec la température et laissent passer des particules plus ou moins grandes. Elle bloque les cristaux de sel, mais aussi les bactéries et certains virus, permettant ainsi de rendre l'eau salubre.
Il est important de noter que plus il fait chaud, plus le volume produit, à pression constante, est élevé, mais moins la filtration est fine. Au contraire, dans les eaux froides, la capacité diminue. En moyenne, pour 100 litres d'eau puisée, un dessalinisateur produit 10 litres d'eau douce pour l'équipage du bateau et 90 litres sont rejetés en mer avec une concentration plus élevée de sel. Ce processus élimine systématiquement d'énormes morceaux de sel, jusqu'à 99,4% des solides dissous.
Qualité de l'Eau Produite et Niveaux de TDS
Même s'ils sont souvent un complément plus que la seule source d'eau douce du bateau, les plaisanciers s'inquiètent parfois du risque lié à sa consommation en boisson. L'indice TDS indique la teneur totale en solides dissous (TSD) de l'eau de mer. L'eau de mer présente généralement des niveaux de TDS compris entre 17 000 et 35 000 ppm. C'est pourquoi les systèmes de dessalement des bateaux sont spécialement conçus pour gérer ces concentrations élevées de TDS.
Dans les eaux tempérées, avec une fabrication à 25 °C, l'eau du dessalinisateur contient environ 400 ppm, ce qui est dans les normes classiques. Dans les eaux très froides du grand nord, le nombre de particules peut descendre entre 50 et 100 ppm, proche d'une eau déminéralisée. Le maximum permis selon les règles de l'Organisation Mondiale de la Santé est de 1000 ppm. On commence à sentir un goût salé à partir de 1200 ppm. Les dessalinisateurs de bateaux ont généralement un TDS maximal de 45 000 ppm et peuvent être augmentés jusqu'à 50 000 ppm, compte tenu de la forte salinité de certaines mers et océans.
Avantages et Bénéfices de l'Intégration d'un Dessalinisateur à Bord
L'utilisation de systèmes de dessalement pour les bateaux a connu une augmentation récente, les exploitants de navires recherchant des sources alternatives d'eau de production. Le déploiement de ces systèmes dessalinisateurs de bateaux est une agréable révélation, sans aucun doute positive, apportant de nombreux avantages significatifs.
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Autonomie Illimitée et Liberté de Navigation : L'un des principaux bénéfices est une autonomie de voyage illimitée. Vous ne dépendez plus de la quantité d’eau que vous pouvez stocker, car quel que soit le volume, elle sera toujours limitée, ni des ports proches pour vous approvisionner, qui peuvent impliquer des files d’attente ou des restrictions d’approvisionnement. Cela permet aux skippers de choisir leur itinéraire sans contraintes liées à l'approvisionnement en eau. Lors des courses de voile, où aucune escale n’est permise, les skippers doivent être autonomes. Les dessalinisateurs sont donc une solution essentielle pour disposer de l’eau nécessaire pendant tout le temps de la course, transformant toute source d'eau de mer en eau douce et salubre.
Réduction du Poids et Gain d'Espace : Un dessalinisateur réduit le poids du navire et crée plus d’espace pour une utilisation vitale. Il occupe moins d’espace que les réservoirs et/ou que la quantité d’eau en bouteilles dont nous avons besoin pour certains trajets, et pèse moins que le total des réservoirs en plus de l’eau stockée. Sur un bateau de course, il est fondamental d’économiser du poids pour être rapide. Par exemple, pour faire le tour du monde en moins de 80 jours lors du Vendée Globe, Samantha Davies, qui estimait avoir besoin en moyenne de 3,5 litres par jour pour boire et cuisiner, n'a décidé d’emporter que 18 litres d'eau, le reste étant produit à bord.
Confort Amélioré à Bord : Les bénéfices liés au fait de disposer d’une eau fraîche à bord sont évidents. Vous gagnez en confort, car vous n’avez plus à calculer la consommation d’eau. Quand l’approvisionnement se fait via le stockage, la quantité d’eau est souvent calculée pour couvrir les besoins vitaux basiques. Avec un dessalinisateur, l'eau et les boissons au goût délicieux et de haute qualité sont disponibles, ce qui améliore la qualité de vie à bord.
Navigation Plus Sûre et Plus Saine : Le fait de disposer d’une source d’eau fraîche illimitée nous incite à boire plus, ce qui est essentiel en haute mer. L'eau de mer n'est pas potable en raison de sa très forte concentration en sel (1000 fois plus que l'eau douce). Le dessalinisateur résout ce problème, fournissant de l'eau salubre qui peut être utilisée pour la baignade, la boisson, le lavage du pont et de l'extérieur, la préparation des repas et bien d'autres usages.
Rentabilité et Entretien Amélioré : L'exploitation de l'eau de mer comme matière première se traduit par une rentabilité accrue. L'eau produite maintient la valeur esthétique du récipient à eau lorsqu'elle est utilisée pour le nettoyage, améliorant ainsi l'entretien des bateaux. Avec des systèmes de récupération d’énergie, il n’est plus nécessaire d’investir dans un générateur (en général plus cher), ce qui peut rendre l'opération plus rentable.
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Types de Dessalinisateurs pour Bateaux
Grâce à l'innovation et à la personnalisation, il existe une variété de systèmes de dessalement pour bateaux parmi lesquels choisir la solution idéale. Les différences entre les systèmes de dessalement marins pour bateaux sont accentuées par les variations de conception, de dimensions et de technologies de dessalement.
Unités de Dessalement à Osmose Inverse (RO) : Cette classification des unités de dessalement de bateaux repose sur la technologie de dessalement intrinsèque de l'osmose inverse. Les dessalements de bateaux par osmose inverse utilisent la filtration membranaire pour éliminer jusqu'à 99,4% des solides dissous dans l'eau de mer. Ils sont très appréciés pour leurs taux de rejet élevés et leur faible consommation d'énergie, surtout avec l'intégration de technologies de récupération d'énergie.
Dessalinisateurs à Évaporateur/Distillation : Ces unités utilisent principalement le processus d'évaporation pour convertir l'eau de mer en eau potable. En reproduisant le cours naturel de la formation des pluies, les distillateurs d'eau peuvent fournir de l'eau douce. Ce procédé déclenche l'évaporation des molécules d'eau par chauffage, ce qui condense la vapeur pour produire de l'eau potable. La distillation exploite le faible point d'ébullition de l'eau pour séparer les molécules d'eau douce des sels dissous et autres impuretés inhérentes à l'eau de mer. Elles nécessitent une source de chaleur, comme un panneau solaire, un moteur de bateau ou un générateur, pour déclencher le processus d'évaporation. Les dessalinisateurs à évaporation éliminent les sels dissous et sont très économiques à l'usage.
D'autres types de systèmes de dessalement pour bateaux incluent les patins de dessalement, les dessalinisateurs solaires et les unités de dessalement modulaires.
Critères de Choix et Considérations Techniques
Pour faire un achat éclairé, il est essentiel de bien comprendre les aspects techniques des dessalinisateurs pour bateaux ou de faire appel à un expert de confiance. Plusieurs éléments doivent être pris en compte lors de l’achat d’une machine de dessalement de bateau :
- Le débit approprié : Il doit correspondre à l'échelle de votre application et à vos besoins quotidiens en eau. La capacité de production des machines de dessalement pour bateaux varie considérablement. Par exemple, pour les navires conventionnels, on utilise des dessalinisateurs de bateaux d'une capacité de production de 50 gallons par heure. Des fabricants comme NEWater proposent une large gamme de systèmes de dessalement pour bateaux d'une capacité de 380 à 10 000 gallons par jour. Le dessalinisateur du bateau Initiatives-Cœur est, par exemple, capable de fournir 5 litres d’eau potable en 1 heure.
- La configuration et la concentration de votre eau d'alimentation : Les dessalinisateurs sont conçus pour gérer les niveaux de TDS de l'eau de mer, mais la qualité de l'eau d'alimentation peut influencer les performances et la maintenance.
- La qualité de l'eau produite : Elle doit correspondre aux exigences de votre application, qu'il s'agisse de boisson, de nettoyage ou d'autres usages.
- La technologie de dessalement en usage et les alternatives d'alimentation électrique : Le choix entre osmose inverse et évaporation, ainsi que la compatibilité avec les sources d'énergie du bateau (moteur, générateur, solaire), sont déterminants.
- Personnalisation : Il est possible d’avoir un système de dessalement de bateau personnalisé. NEWater, par exemple, peut fournir un système de dessalement de bateau unique, adapté aux besoins spécifiques, qu'il s'agisse d'une alimentation électrique, d'une conception, d'un débit ou d'une capacité personnalisés. Leurs dessalinisateurs de bateaux sur mesure sont conçus pour produire une eau de qualité souhaitée et dessaler de manière optimale.
Consommation Énergétique et Coût de la Production d'Eau Douce
L'énergie est comptée à bord d'un bateau. Les machines à osmose inverse ont généralement la réputation d'être des systèmes à haute consommation d'énergie. Cependant, l'intégration de technologies de récupération d'énergie contribue au développement de machines d'osmose inverse relativement économes en énergie. Il faut avoir à l’esprit que les dessalinisateurs qui nécessitent peu d’énergie ont également un faible débit, et inversement.
L'ampleur et la qualité de la production des systèmes de dessalement des bateaux constituent le principal facteur déterminant de la consommation d'énergie. Les dessalinisateurs à osmose inverse classiques consomment entre 2,9 et 3,6 kWh/m³ pour dessaler l'eau de mer. Par exemple, le dessalinisateur du bateau Initiatives-Cœur, bien que suffisant pour la consommation journalière d'un skipper, consomme beaucoup d’électricité pour fonctionner.
Le coût global de la production d'eau douce à l'aide de systèmes de dessalement d'eau de mer englobe de nombreux facteurs. L'achat d'un dessalinisateur de bateau constitue la première dépense. Les différents systèmes de dessalement de bateau ont des prix différents, car ils répondent à des spécificités variées. Les devis sont généralement fournis sur demande pour des raisons de précision. La deuxième variable du coût du dessalement de l'eau prend en compte les dépenses d'exploitation, qui comprennent la main-d’œuvre, la consommation d'énergie, les consommables, l'installation et la maintenance. Bien que ces variables fluctuent, le coût cumulé du dessalement de l'eau de mer à l'aide d'un dessalinisateur à osmose inverse varie de 0,70 $ à 1 $ par m³.
Les Dessalinisateurs Solaires : Une Option Écologique et Économique
Le changement climatique défavorable a entraîné une pénurie d'eau et une aridification, en partie dues aux combustibles fossiles. L'adoption universelle de l'énergie solaire s'inspire des efforts de préservation de l'environnement, et le dessalement solaire s'est imposé comme une solution économique à la pénurie d'eau. Des fabricants comme NEWater proposent des solutions à la fois par évaporation et par osmose inverse pour les systèmes de dessalement solaire pour bateaux.
L'utilisation d'unités de dessalement solaires pour bateaux présente des avantages notables :
- Ils sont respectueux de l'environnement, contribuant à réduire l'empreinte carbone.
- Les coûts d’exploitation inférieurs sont dus au fait que l’énergie solaire est gratuite.
- Ils sont compacts, légers et portables, facilitant leur intégration à bord.
L'Importance du Prétraitement et la Gestion de la Saumure
Le prétraitement est une étape fondamentale dans le fonctionnement des dessalinisateurs, particulièrement ceux basés sur l'osmose inverse. Il s'agit d'un procédé en plusieurs étapes qui assure la protection des membranes et l'efficacité globale du système. Comme mentionné précédemment, l'eau de mer est d'abord filtrée grossièrement (150 microns), puis passe dans des filtres plus fins (20 et 5 microns) avant d'atteindre la pompe haute pression et les membranes. Ce processus de prétraitement est crucial pour prolonger la durée de vie des membranes et garantir la qualité de l'eau produite.
Quant à la saumure produite par les systèmes de dessalement des bateaux par osmose inverse, elle est rejetée en mer. Pour 100 litres d'eau de mer puisée, environ 90 litres de saumure, avec une concentration de sel plus élevée que l'eau de mer ambiante, sont retournés à l'océan.
Intégration du Dessalinisateur dans le Circuit d'Eau du Bateau
Le dessalinisateur, une fois installé, s'intègre au circuit d’eau propre à bord de votre bateau. Ce circuit est essentiel car il vous permet de stocker de l’eau propre et d’alimenter tous vos robinets, WC, douchettes de pont ou autres appareils qui nécessitent de l’eau.
Le réservoir d’eau est le point de départ de votre circuit d’eau. Il vous permet de stocker un volume d’eau plus ou moins important en fonction de sa taille. Il existe différents types de réservoirs d’eau : souple ou rigide, vertical ou horizontal, avec ou sans pompe intégrée. Pour son bon fonctionnement, le réservoir a besoin d’un évent pour être aéré, afin que l’air remplisse l’espace libéré par l’eau au fur et à mesure que le réservoir se vide. S’il est peu accessible, l’évent peut être connecté à une sortie sur le pont ou à travers la coque. Il est également possible de remplir le réservoir à distance grâce à un nable de remplissage et à un tuyau le reliant au réservoir.
Le groupe d’eau, qui peut également être remplacé par une pompe à main ou une pompe à pied, est un élément indispensable de votre circuit d’eau. C’est lui qui va aspirer l’eau dans le réservoir et l’envoyer vers votre robinet. Le principal critère de choix est le débit du groupe d’eau. Le débit définit la quantité d’eau disponible. Plus vous avez besoin d’eau sur un temps court, et plus le débit devra être élevé. Il est important de placer un filtre entre le réservoir et le groupe d’eau, afin de le protéger. Il faut également veiller à choisir un groupe d’eau en adéquation avec votre réservoir, pour ne pas le vider trop rapidement.
La vase d’expansion ou réservoir tampon, est un élément optionnel qui a pour mission de protéger votre groupe d’eau contre les à-coups. Elle se remplit entièrement et permet d’éviter les mises en route courtes et intempestives du groupe d’eau. Ainsi, lorsque vous ouvrez l’eau d’un robinet pendant quelques secondes, au lieu de démarrer votre groupe d’eau, c’est l’eau présente dans la vase d’expansion qui sera distribuée.
Après la vase d’expansion, vous pouvez connecter au circuit d’eau froide autant de sorties que vous le souhaitez pour alimenter en eau votre WC, votre robinet ou encore votre douchette de pont. Il faut à chaque fois un raccord de dérivation (en T ou en Y) pour ne pas fermer le circuit. Pour la dernière sortie du circuit, il ne faut pas prévoir de raccord autre qu’un raccord simple (coudé ou droit) pour fermer le circuit. Pour alimenter en eau chaude les robinets avec mitigeurs, qui distribuent l’eau chaude et l’eau froide, ou les douchettes avec mitigeur, il vous faudra impérativement un chauffe-eau. Le chauffe-eau se connecte au circuit d’eau froide comme les autres sorties. Pour pouvoir brancher votre groupe d'eau, vous aurez besoin d'une batterie marine. Le circuit d'eau propre peut également vous servir à alimenter votre WC marin.