ED vs RO: Les Avantages De L’Électrodialyse Pour Le Dessalement
Par Kevin Westerling,
@KevinOnWater
Il ne fait aucun doute que l’osmose inverse (RO) règne actuellement parmi les techniques de dessalement, si votre métrique est le nombre total d’installations. Mais un nouveau concurrent est apparu, du moins pour des applications particulières. Si vous avez de l’eau saumâtre dans la plage de 2 000 à 15 000 ppm de solides dissous totaux (TDS), vous voudrez peut-être envisager une électrodialyse (ED) sur RO.
ED est conçu principalement pour le dessalement, donc si vous utilisez le RO pour éliminer les solides en suspension, le carbone organique total (COT) ou d’autres contaminants, vous pouvez arrêter de lire maintenant (je suppose) et vous en tenir au RO. Les applications sont cependant nombreuses, en particulier dans l’espace industriel, où le dessalement de l’eau saumâtre fait partie intégrante des opérations. Il est également de plus en plus utilisé pour compléter la diminution des ressources disponibles et atténuer l’intrusion d’eau salée dans les aquifères. Historiquement prohibitif, l’électrodialyse est maintenant une alternative viable à l’osmose inverse — peut-être même une meilleure.
Ce qui suit sont les avantages de l’ED par rapport au RO, puisque ce dernier est la norme actuelle. Ils ont été partagés par Pat Buzzell d’Evoqua Water Technologies, qui effectue depuis 2008 une vaste R& D sur la technologie ED dans sa tentative (réussie) de rendre le dessalement électrochimique par électrodialyse possible pour une adoption généralisée. Les avantages étaient toujours là pour ED, remontant à sa création il y a un demi-siècle, mais une plus grande accessibilité jette ces avantages sous un jour nouveau.
Accordabilité
Que signifie être accordable? Dans le contexte du dessalement, cela signifie la possibilité de changer facilement l’entrée et la sortie. ED l’a; RO ne l’a pas.
« Nous avons en fait piloté sur certains sites qui sont des zones d’eau saumâtre entraînées par l’océan, avec 2 000 ppm pendant la marée sortante et peut-être 35 000 ppm pendant la marée entrante. C’est tout un swing du point de vue de TDS. Tout ce que nous faisons du point de vue de l’ED est d’augmenter la quantité d’énergie nécessaire pour chasser ces sels de la solution « , a expliqué Buzzell.
« La quantité d’énergie nécessaire est entièrement basée sur la quantité de sel que vous devez chasser, c’est donc une fonction complète du débit et de la concentration de sel dans l’eau qui traverse le module. »
Avec l’ED, la qualité de l’eau n’est pas affectée par la réduction de l’énergie. Toute l’énergie qui n’est pas nécessaire est économisée, mais la production est constante. Avec le RO, la qualité constante de l’eau dépend d’une certaine pression (élevée) pour pomper et filtrer l’eau d’alimentation à travers de minuscules pores de la membrane, quelle que soit la quantité de sel éliminée.
« Dans une certaine mesure, c’est une sorte de technologie stupide », a déclaré Buzzell à propos de RO. « C’est juste une suppression directe, et vous ne pouvez pas faire grand-chose pour changer la sortie. Vous pouvez changer la pression, mais vous obtenez une sortie assez similaire. »
Fonctionnement à basse pression
Alors que le RO dépend de la haute pression pour son traitement membranaire, l’ED fonctionne par séparation à flux croisé à l’aide de membranes échangeuses d’ions (IX), qui est un processus à basse pression / écoulement tangentiel. Contrairement à la force brute de la filtration RO, ED fonctionne silencieusement et ne nécessite pas de tuyauterie, de vannes et de pompes spécialisées pour s’adapter à la pression intense de RO.
« Nous opérons à moins de 7 bars; ils fonctionnent à 70 bars », a noté Buzzell. « Pour qu’une pompe de 1000 psi fonctionne, c’est choquant. Vous devez concevoir pour tenir compte du bruit, des vibrations et de la pression. »
Coût du cycle de vie
Selon Buzzell, ces exigences d’équipement exigeantes pour les RO font des ravages. L’ED est principalement alimentée par l’eau d’alimentation du système, et non par les pompes, ce qui contribue à réduire les coûts du cycle de vie. Citant les études internes d’Evoqua, Buzzell a rapporté que le nouveau système de ED NEXED présente un avantage de 10% par rapport au RO sur le coût total du cycle de vie des applications d’eau saumâtre, y compris une réduction de 30% de la consommation d’énergie (basée sur une consommation d’énergie de RO de 3 kWh / m3). « Mais l’osmose inverse ne s’est pas du tout arrêtée », a reconnu Buzzell. » Ils ont fait des progrès. »
Bien qu’ils puissent changer avec le temps, les coûts en capital et en énergie sont faciles à calculer et à comparer; O & M les coûts sont plus difficiles à évaluer. Buzzell a soutenu que parce que le RO nécessite plus d’équipement fonctionnant dans un environnement sévère, l’ED gagne un avantage en ce qui concerne le O & M à long terme. Non seulement moins cher, mais aussi plus simple.
Entretien facile
L’OI et l’ED nécessitent des schémas de nettoyage en place (NEP) pour éviter que les membranes ne se détartrent et ne s’encrassent; cependant, lorsqu’un patin RO est mis hors ligne pour le nettoyage, il y a une baisse nécessaire de la capacité de traitement — et ce n’est pas le cas avec ED. Buzzell a expliqué:
« Pour enlever un dérapage de la commission pour faire un nettoyage en place, rien ne change vraiment. Notre débit et notre eau de produit resteraient les mêmes. Le système appliquerait simplement plus d’énergie aux modules qui traitent le flux accru. Nous effectuons notre opération NEP sur le module hors service, le remettons en ligne et passons au suivant. »
Comme il n’est pas nécessaire de tenir compte de la perte de capacité, les calendriers de NEP sont faciles à maintenir avec ED. De plus, l’entretien physique est « un peu plus facile dans l’ensemble », selon Buzzell.
Empreinte réglable
Enfin, l’accordabilité de l’ED permet aux opérateurs de fonctionner à une puissance plus élevée et de réduire leur empreinte physique; ou, inversement, d’augmenter le nombre de modules et de maintenir une consommation d’énergie faible. Une telle flexibilité est particulièrement avantageuse lorsque l’empreinte ou l’énergie est un produit particulièrement coûteux — par exemple, le prix élevé de l’espace à bord de navires et de plates-formes offshore. Si le temps et l’espace sont égaux en argent, les deux derniers avantages témoignent des économies de coûts que « l’accordabilité » entraîne.
Le crédit pour réduire le coût de l’ED est attribuable à une nouvelle membrane échangeuse d’ions développée par Evoqua et incorporée dans ses modules de dessalement électrochimique NEXED. Buzzell m’a informé que la membrane non seulement brise les barrières de coûts, mais améliore également la conception et les performances de toute membrane IX précédente. Il peut même être utilisé pour le dessalement de l’eau de mer dans les années à venir, mais ce n’est pas l’objectif actuel de l’entreprise (bien qu’une perspective passionnante). Pour l’instant, la relance de l’ED d’Evoqua est centrée sur des applications particulières de l’eau saumâtre — de 2 000 à 15 000 ppm, principalement industrielles — où les avantages énumérés ci-dessus peuvent éclipser les RO. Les opportunités pour l’avenir dépendront des performances de la technologie dans cette première phase, et il n’y a pas de meilleur endroit pour déterminer le « rapport qualité-prix » que le secteur privé.