Israël – l’un des pays les plus secs de la planète – produit désormais plus d’eau douce qu’il n’en a besoin et en vend même beaucoup à son voisin la Jordanie, qui est enclavé et où les habitants des villes du nord n’ont de l’eau dans leurs robinets qu’une fois toutes les deux semaines environ.

Comment Israël a-t-il accompli ce revirement ? Israël a appris à attirer plus d’une goutte d’eau que n’importe quel pays du monde. Aujourd’hui, quelque 585 millions de mètres cubes d’eau par an – soit 80% de son approvisionnement en eau – sont dessalés de l’eau de mer Méditerranée.

Le traitement de l’eau est nécessaire pour un approvisionnement durable en eau potable et peut être utilisé pour récolter des éléments précieux. L’élimination des espèces chargées dépendantes du pH de l’eau polluée, telles que le bore, l’ammoniac et le phosphate, est cruciale pour ces processus. Le dessalement élimine les particules minérales (sels) de l’eau salée, la rendant propre à la consommation humaine et à l’irrigation. Les propriétés chimiques de certaines particules les rendent plus difficiles à éliminer que d’autres.

Au sud de Tel Aviv, l’usine de dessalement de Sorek est la plus grande installation de dessalement par osmose inverse au monde. La méthode de dessalement la plus couramment utilisée se fait au moyen d’une membrane – une sorte de tamis qui laisse passer l’eau à travers elle, tout en bloquant d’autres particules, en fonction de leur taille ou de leur charge.

Le bore, qui se trouve naturellement en grande quantité dans la mer Méditerranée, fait partie des minéraux les plus difficiles à éliminer, car le changement d’acidité l’amène à modifier ses propriétés. Il est toxique à des concentrations élevées et nuit à la croissance des plantes, ce qui est un problème lorsque l’eau est utilisée pour l’irrigation. Le processus normal d’élimination du bore consiste à doser l’eau avec une base afin de faciliter l’élimination du bore, suivi de l’élimination de la base.

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La directive de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) sur la concentration standard de bore dans l’eau potable est de 0,3 mg/L en 1990. Il est difficile de se conformer à cette norme en raison de la réalité des technologies de traitement disponibles.

Cependant, cette membrane est coûteuse et doit être remplacée périodiquement. Aujourd’hui, des scientifiques du Technion-Israel Institute of Technology à Haïfa et de l’Université de Wageningen et Wetsus, un centre d’excellence européen pour l’eau durable aux Pays-Bas ont développé un moyen d’améliorer la qualité de l’eau dessalée, tout en réduisant les coûts du processus. . Les résultats de l’étude de l’équipe internationale ont été publiés dans PNAS (Actes de l’Académie nationale des sciences des États-Unis d’Amérique) sous le titre « Elimination électrochimique des ions amphotères ».

Le bore est un micronutriment essentiel pour les plantes et les animaux ainsi qu’un composant utile pour de nombreuses industries. Pour les plantes vertes, une petite quantité de bore est nécessaire à leur croissance et à leur développement, mais le bore devient toxique si la quantité est légèrement supérieure à celle requise.

Il est nécessaire de produire de l’eau à faible teneur en bore à partir d’usines de dessalement par osmose inverse à la fois pour la consommation humaine et pour l’agriculture. L’eau de mer dessalée provenant de ces installations contient souvent une teneur élevée en bore et, lorsqu’elle est utilisée pour l’irrigation, elle s’est avérée nocive pour les cultures, notamment la mûre, le citron et le pamplemousse.

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Les doctorants du Technion Amit Shocron et Eric Guyes, sous la direction du professeur Matthew Suss de la Faculté de génie mécanique, en collaboration avec leurs collaborateurs néerlandais, ont développé une nouvelle technique de modélisation pour prédire le comportement du bore lors du dessalement par déionisation capacitive.

Il s’agit d’une technique émergente pour le traitement et le dessalement de l’eau utilisant des électrodes poreuses relativement bon marché, par opposition à la membrane coûteuse. Lorsqu’un courant électrique est appliqué, les particules chargées (comme le bore dans des conditions de pH élevé) sont adsorbées par les électrodes et donc retirées de l’eau.

Shocron a formulé le cadre théorique qui a permis cette percée, tandis que Guyes a construit le dispositif expérimental. En travaillant ensemble, ils ont pu développer le nouveau système. Ils ont découvert que pour une élimination optimale du bore, l’électrode positive doit être placée en amont de l’électrode négative – contrairement à la sagesse acceptée dans leur domaine. Ils ont également calculé la tension appliquée optimale pour le système, constatant qu’une tension plus élevée n’améliore pas nécessairement l’efficacité du système.

L’équipe a déclaré que la même méthode qu’elle avait développée pourrait également être utilisée pour résoudre d’autres problèmes de traitement de l’eau, par exemple l’élimination des résidus de médicaments et des herbicides, qui sont difficiles à éliminer à l’aide de méthodes conventionnelles.



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