Osmose à pression retardée

L'osmose à pression retardée (pressure-retarded osmosis en anglais, PRO) est une méthode de séparation membranaire basée sur l'osmose et utilisée pour produire de l'énergie en utilisant de l'eau douce et de l'eau salée. L'eau douce peut provenir d'une rivière et l'eau salée de la mer[1]. L'énergie obtenue est appelée énergie osmotique.

Schématisation du procédé d'osmose à pression retardée. L'eau douce (W1) traverse la membrane (M) par osmose (O) vers l'eau salée (W2). La pression (P) induite par ce passage est utilisée pour faire tourner une turbine et donc produire un courant électrique

Principe

L'eau salée passe dans un compartiment séparé par une membrane semi-perméable d'un autre compartiment où passe de l'eau douce.

Si la masse d’eau salée est à une pression supérieure à celle de l’eau douce, l’eau douce migre par osmose à travers la membrane vers l’eau salée tant que la différence de pression n’excède pas une valeur limite (limite théorique avec l'eau de mer : 2,7 MPa, soit 27 bars).

Ce passage provoque une augmentation de pression dans le compartiment d'eau salée. Celle-ci est exploitée pour faire tourner une turbine productrice d'électricité [2].

Dans la pratique, on envisage d'opérer avec une surpression de 1 MPa (10 bars) ; un débit d’eau douce de 1 m3/s générerait alors 1 MW.

Avantages

Les avantages sont que les sources sont pratiquement illimitées (eau de mer et eau de rivière) et que le procédé ne génère que de l'eau saumâtre comme déchet.

Limites

Dans l’état actuel de la technologie, la surface de membrane nécessaire est de 200 000 à 250 000 m2 par mégawatt ; la réalisation de ces membranes est une des difficultés pour le développement de cette technique. Les coûts élevés de production et les faibles capacités des membranes (environ 3 W/m2) constituent un frein à son développement.

Des ruptures technologiques, issues des nanobiotechnologies ou de l'électro-osmose, sont attendues pour faire baisser les coûts.

Prototypes

La princesse Mette-Marit de Norvège a inauguré une première centrale pilote à Tofte (Hurum) près d'Oslo le . Elle est construite par l'entreprise norvégienne Statkraft. La puissance installée est de 4 kW[3], mais la société estime qu'à terme, l'énergie osmotique fournira 1370 MW rien qu'en Norvège[4].

Par ailleurs, une usine pilote a été lancée au Japon, une autre est en construction aux États-Unis. La capacité théorique mondiale de cette technologie est estimée à 1600 TWh par an, soit l'équivalent d'environ la moitié de la production électrique européenne en 2009[5].

Notes et références
  1. Fernanda Helfera, Charles Lemckerta, Yuri G. Anissimovb, Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis: Theory, performance and trends – A review, Journal of Membrane Science, Volume 453, 1er mars 2014, Pages 337–358
  2. Quentin Mauguit, Développement durable : l’énergie osmotique promise à un bel avenir, Futura-Sciences, 21 avril 2012
  3. La BBC mentionne 4 kW (il s'agit d'une usine pilote ; l'objectif est de produire 25 MW en 2015) : (en) « Norway's Statkraft opens first osmotic power plant », sur BBC, .
  4. (en) « Statkraft Osmotic Power Plant, Tofte, Norway », sur power-technology.com (consulté le ).
  5. (fr) « L'énergie osmotique : vers une nouvelle étape », sur bulletins-electroniques.com (consulté le ).
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