Brevet FR2858607A1 — publié le 20050211

La présente invention a pour objet un dispositif pour le dessalement de l'eau de mer. On connaît déjà de nombreux dispositifs pour le dessalement de l'eau, lesquels fonctionnent selon différentes 5 méthodes telles que la distillation, la nanofiltration, l'électrodialyse, la décarbonatation et, la plus fréquente, l'osmose inverse. Le procédé d'osmose inverse utilise une membrane semipermeable afin de séparer les solides dissous, la matière 10 organique, les virus et bactéries de l'eau. Le principe de l'osmose inverse est le suivant, si l'on applique à une solution aqueuse en contact avec une membrane semiperméable une pression supérieure à la pression osmotique, de l'eau pure traverse alors la membrane. Ce procédé est très efficace, il permet en effet d'éliminer de 95 à 99 % des particules dissoutes, par contre il nécessite une pression élevée, de l'ordre de 100 bar et donc des moyens complexes pour obtenir une telle pression. Ce procédé et les dispositifs pour sa mise en oeuvre sont par 20 conséquent réservés au dessalement de petites quantités d'eau. La présente invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients en proposant un dispositif de dessalement de l'eau de mer, ne nécessitant pas de moyens complexes, et susceptible d'être utilisé à grande échelle pour la production 25 de grandes quantités d'eau douce. Le dispositif de dessalement selon l'invention est basé sur le fait que lors de la congélation de l'eau salée, le passage de l'état liquide à l'état solide de l'eau salée s'accompagne d'une séparation de l'eau pure des sels. En effet, l'abaissement régulier de la température d'une eau de mer de salinité égale à 35%o, permet de constater plusieurs étapes successives, à une température de -1,91 C il y a apparition du premier cristal de glace d'eau pure avec accroissement de la salinité de l'eau environnante. La 35 diminution de la température entraîne la formation de plus en plus de glace dans une saumure de plus en plus dense. Si on diminue encore la température à -8,2 C il y a cristallisation du sulfate de soude, puis à -23 C il y a cristallisation du chlorure de sodium. Par la congélation de l'eau de mer on obtient ainsi des 5 cristaux de glace d'eau pure dans une saumure dont la salinité varie selon la température finale. Par ailleurs la glace reste en surface alors que la saumure s'enfonce pour être remplacée par de l'eau plus chaude et moins salée. On notera que ce résultat ne peut être obtenu que dans des 10 conditions particulières qui ne sont pas entièrement reproduites en mer, notamment du fait qu'en mer l'eau est agitée, la température ne s'abaisse pas de manière régulière et continue, et le froid n'agit qu'en surface. Il en résulte que la glace qui se forme en mer est inhomogène, sous l'action des 15 vagues et des oscillations de température, et sa salinité varie de 0 à lOo. Le dispositif pour le dessalement de l'eau de mer selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte des moyens permettant de prélever et de contenir un certain 20 volume d'eau de mer, des moyens de refroidissement permettant de congeler progressivement une partie dudit volume d'eau de mer, des moyens de réchauffement aptes à ensuite faire fondre le glaçon obtenu, ainsi que des moyens aptes à récupérer l'eau issue de la fonte. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, il comporte des moyens permettant d'évacuer par gravité la saumure de forte salinité issue de la congélation, et son remplacement par de l'eau de mer. Selon une autre caractéristique additionnelle du 30 dispositif selon l'invention, les moyens de refroidissement consistent en des éléments réfrigérants disposés en cercle, en sorte de créer une couronne de glace repoussant la saumure vers le centre. On observe ainsi au cours du processus le remplacement du 35 volume d'eau de mer initial par un volume identique d'eau douce. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, il se présente sous la forme d'une cuve compartimentée, comprenant supérieurement un compartiment dans lequel se forme la glace sous l'action des moyens de refroidissement. Selon une caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, la cuve comporte sous le compartiment supérieur un compartiment inférieur, ledit compartiment supérieur communiquant périphériquement avec ledit compartiment 10 inférieur, et centralement avec le milieu marin par l'intermédiaire d'un conduit traversant ledit compartiment inférieur. Selon une autre caractéristique additionnelle du dispositif selon l'invention, le compartiment inférieur 15 comporte inférieurement des trappes permettant le remplissage de la cuve lorsque celle-ci est plongée dans l'eau. Même si la cuve est agitée par la houle, intérieurement le volume d'eau est peu remué ce qui permet la formation de glace d'eau douce. De manière avantageuse, afin de limiter l'agitation de l'eau enfermée dans la cuve, cette dernière est de forme cylindrique et est destinée à être plongée dans l'eau verticalement, en sorte qu'en cas d'un éventuel mouvement de rotation axiale, l'eau qu'elle contient ne soit pas entraînée 25 dans ce mouvement. Les avantages et les caractéristiques du dispositif selon l'invention, ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. 30 Dans le dessin annexe: - la figure 1 représente une vue schématique en élévation et en coupe d'un dispositif pour le dessalement de l'eau de mer selon l'invention. - la figure 2 représente une vue de dessus du même 35 dispositif. En référence à ces figures, on peut voir qu'un dispositif selon l'invention se présente sous la forme d'une cuve 1 de forme cylindrique et destinée à être disposée verticalement dans l'eau de mer E. La cuve 1 est compartimentée, elle comprend une partie supérieure 2 et une partie inférieure 3, séparées partiellement par une paroi 10 de forme annulaire, et délimitées, respectivement, par un plafond 20 et un fond 30. La paroi annulaire 10 est munie en son centre d'une trémie 10 11 débouchant dans un conduit cylindrique 31 qui traverse la partie inférieure 3 et le fond 30 pour s'ouvrir sur l'extérieur. D'autre part, la paroi annulaire 10 est d'un diamètre inférieur à celui de la cuve 1 en sorte de délimiter un espace 12 entre son bord externe 13 et la paroi cylindrique 15 14 de la cuve 1. Par ailleurs, le fond 30 est équipé de trappes 32, visibles sur la figure 1, constituées des volets 33 aptes à s'ouvrir vers l'intérieur de la partie inférieure 3. La partie supérieure 2 renferme des éléments réfrigérants 20 4 répartis concentriquement en cercle, s'étendant verticalement entre le plafond 20 et la paroi annulaire 10. La cuve 1 comporte également des résistances chauffantes 5, réparties périphériquement au droit du bord 13 de la paroi annulaire 10, dans l'espace 12. La cuve 1 comporte supérieurement une centrale 6, permettant de créer le froid, par compression de gaz par exemple, et d'alimenter les résistances chauffantes. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant, la cuve 1 est introduite verticalement dans l'eau de 30 mer E, les volets 33 s'ouvrent pour laisser passer l'eau jusqu'à la remplir pratiquement totalement, puis ils se referment par gravité. Les éléments réfrigérants 4 sont mis en fonctionnement avec pour conséquence la congélation de l'eau contenue dans la 35 partie supérieure 2 avec formation dans un premier temps de pains de glace autour des éléments 4, puis d'une couronne G en sorte de repousser vers le centre une saumure de forte salinité qui, par gravité descend dans la trémie 11 pour sortir de la cuve 1 par le conduit 31, et être remplacée par de l'eau de mer. Puis, sous l'effet des résistances 5 la couronne de glace 5 G fond, l'eau douce s'écoule dans la cuve 1 et se mélange à l'eau de mer restant, pour obtenir à la fin une eau de moindre salinité. La répétition du processus, de l'ordre de quatre fois, permet d'obtenir à la fin une eau de très faible salinité, 10 proche de zéro. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède de l'un de ses modes de réalisation, susceptible de subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour le dessalement de l'eau de mer caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) permettant de prélever et de contenir un certain volume d'eau de mer (E), des moyens de refroidissement (4) permettant de congeler 5 progressivement une partie dudit volume d'eau de mer (E), des moyens de réchauffement (5) aptes à ensuite faire fondre le glaçon (G) obtenu, ainsi que des moyens (3) aptes à récupérer l'eau issue de la fonte. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 qu'il comporte des moyens (11, 31) permettant d'évacuer par gravité la saumure de forte salinité issue de la congélation, et son remplacement par de l'eau de mer (E). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce les moyens de refroidissement consistent 15 en des éléments réfrigérants (4) disposés en cercle, en sorte de créer une couronne de glace (G) repoussant la saumure vers le centre. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une cuve compartimentée (1), 20 comprenant supérieurement un compartiment (2) dans lequel se forme la glace (G) sous l'action des moyens de refroidissement (4). 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cuve (1) comporte sous le compartiment supérieur (2) un 25 compartiment inférieur (3), ledit compartiment supérieur (2) communiquant périphériquement avec ledit compartiment inférieur (3), et centralement avec le milieu marin par l'intermédiaire d'un conduit (31) traversant ledit compartiment inférieur (3). 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce 30 que le compartiment inférieur (3) comporte inférieurement des trappes (32) permettant le remplissage de la cuve (1) lorsque celle-ci est plongée dans l'eau. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la cuve (1) est de forme cylindrique et est apte à être plongée verticalement dans l'eau.