L'électrodialyse

I. L'électrodialyse : présentation.

       L'électrodialyse est un procédé électrochimique qui permet d'extraire les ions contenus dans une solution grâce au passage d'un courant électrique, elle a donc pour but de faire diminuer la concentration d'une solution. 

       Expliquons tout d'abord ce qu'est un ion : un ion est un atome (ce qui constitue la matière) ou une molécule (groupe d'atomes) ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Un ion chargé positivement, qui a donc perdu des électrons, est appelé cation ; un ion chargé négativement, qui a donc gagné des électrons, est appelé anion. 

       L'eau de mer contient du sel ou chlorure de sodium, de formule Na⁺ + Cl^-. L'électrodialyse permet donc ici de retirer les ions sodium Na⁺ (des cations) et les ions chlorure Cl^- (des anions), d'où la désalinisation de l'eau.

       Pour ce faire nous utilisons un électrodialyseur, qui fonctionne de la manière suivante :

       L'eau salée est introduite dans de nombreux compartiments placés à la suite les uns des autres et qui sont séparés chacun par une membrane cationique, qui ne laisse passer que les cations, et une membrane anionique, qui ne laisse passer que les anions. Les membranes cationiques et anioniques sont placées en alternance. Cette suite de compartiments est traversée par un courant électrique alimenté par un générateur, grâce à des électrodes placées à chaque extrémité de l'appareil.

       Ainsi les cations migrent dans le sens du courant électrique (du + vers le -) en ne traversant que la membrane cationique, car les cations chargés positivement sont attirés par la borne négative. Au contraire, les anions, chargés négativement et donc attirés par la borne positive, ne circulent que dans le sens contraire à celui du courant en ne traversant que la membrane anionique.

       De cette façon, certains compartiments appelés compartiments de dilution (1) seront appauvris en sel dissous, étant donné que les ions seront de moins en moins nombreux, et d'autres appelés compartiments de concentration (2) en seront enrichis, étant donné qu’ils récupèrent les ions des compartiments de dilution. Comme les membranes, les compartiments de dilution et de concentration se succèdent en alternance.

       Nous obtenons donc au final de l’eau dessalée en récupérant celle issue des compartiments en dilution.

II. Avantages et inconvénients.

       L'avantage principale de l’électrodialyse est qu'elle est économe en énergie :  il faut 1,8 kWh/m³ pour amener une solution de concentration de 1,5 à 0,5 g/l, 2,6 à 4 kWh/m³ pour amener une solution de 2,5 à 0,5 g/l, et enfin 3,2 à 4,5 kWh/m³ pour amener une solution de 3,5 à 0,5 g/l. 

       Elle permet une économie d’apport de matière, tout en limitant les rejets d’effluents. En effet, les bains de traitement ne sont plus purgés, ce qui permet d’économiser la quantité de produits entrant dans les bains.

       En ce qui concerne les inconvénients, le rendement total de l’électrodialyse peut être abaissé par des fuites électriques se produisant au niveau de l’empilement des membranes ou des rampes d’alimentation des solutions.

       Au cours d’un transfert ionique prolongé au travers des membranes échangeuses d’ions, des phénomènes abaissant les performances de l’électrodialyse peuvent se produire (baisse du rendement, accroissement de la résistance électrique) et provoquer une altération irréversible des membranes. L'entretien des membranes est donc assez contraignant.

       Enfin, l'électrodialyse a un rendement d'environ 45% par passe, il faut donc plusieurs passes pour un dessalement satisfaisant.

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