Chaque année, des milliers d’euros sont « gaspillés » sous la forme de remplacement de membranes parce que la prise en compte des effets négatifs des basses températures en osmose inverse est négligée. Souvent, il arrive que le diagnostic de perte de production s’oriente vers le fouling de la ou des membranes du système, alors qu’en fait cette baisse de production est due au changement de température de l’eau d’alimentation tout spécialement en période hivernale.
L’élément « température de l’eau d’alimentation » doit donc toujours être pris en compte.
Les fabricants de membranes reçoivent chaque année des appels téléphoniques au cours desquels les clients exposent leur problème : « pour une raison x ou y, mon système produit 30 à 50 % de moins que la normale ». Une réflexion bien souvent accompagnée de la précision suivante : « Les conditions de l’eau d’alimentation n’ont pas changé », sans que la température de cette eau ne soit prise en compte.
Viscosité de l'eau à différentes températures
Pour bien comprendre les effets d’une perte de production due à un changement de température, il faut regarder la variation de la viscosité de l’eau d’alimentation à différentes températures.
[Photo : Les éléments membranaires Ultra Low Energy permettent de pallier les problèmes de baisses de production dues à des températures d’eau d'alimentation extrêmement basses.]
Différentes températures.
La viscosité d’un liquide se mesure en Ns/m² (Unité du SI) ou en Poise (P) ou en centipoise (cP) :
| 1 P | = 0,1 Ns/m² |
| 1 cP | = 0,001 Ns/m² |
La viscosité d’une eau varie en fonction de la température. À 20 °C, la viscosité de l’eau est de 1,002 cP. La viscosité de l'eau décroît lorsque la température augmente et inversement.
Pour démontrer les différences de viscosité d’un liquide en fonction de la température, prenez un bocal de miel tiède et un bocal de miel froid. Videz-les dans un récipient simultanément. Le miel tiède s’écoulera plus rapidement de son bocal que le miel froid. Cela est dû à la température et à la viscosité. En théorie, nous obtenons le même effet avec l’eau à un niveau moléculaire.
Lorsqu’une molécule d’eau pénètre les matériaux de la membrane semi-perméable à une température optimale, par exemple 25 °C, la viscosité de l’eau sera plus basse qu’à 10 °C.
Par exemple, un module membranaire basse énergie/haut rendement 4 pouces par 40 pouces est conçu pour travailler à 11 bar de pression avec un rendement de 9 450 litres sur 24 heures à 25 °C. À 10 °C la production de ce même module membranaire sera réduite à 4 570 litres par 24 heures. Soit une baisse de l’ordre de 51,64 % !
Contrer la perte de production
Il existe plusieurs méthodes pour contrer la baisse de production des systèmes d’osmose inverse due à la baisse de température de l’eau d’alimentation. Nous en détaillerons deux ici.
1 - Une première méthode consiste à augmenter la pression de l'eau d’alimentation du système d’osmose inverse. En théorie et de façon approximative, 15 % de pression en plus permettent de compenser la perte de 5,5 °C. Le problème de cette méthode est que l’on atteint rapidement la limite de pression acceptable par le système d’osmose inverse.
2 - La seconde méthode consiste à utiliser des modules membranaires type Extra Low Energy. Ce type d’élément membranaire contient une membrane conçue pour optimiser les flux. Elles sont prévues pour opérer à de plus basses pressions (7 bar). Donc, sur un système d’osmose inverse avec un module membranaire type 4 pouces par 40 pouces qui doit pouvoir produire 9 450 litres par 24 heures à 11 bar, avec une eau d’alimentation dont le TDS est de 550 à 25 °C, un changement de température à 10 °C fera tomber la production à 4 570 litres par 24 heures. Le même système, équipé avec un module Extra Low Energy sous les mêmes conditions tests produira 6 690 litres par 24 heures à 10 °C. Soit environ 31,68 % de production en plus.
Si l’exploitant suspecte le fait que la température de l'eau est la cause d'une perte de production, il peut utiliser une charte corrective de température afin de savoir si la production de son système est en phase avec celle obtenue, une fois la correction de température effectuée.
Il est important de prendre en compte les fluctuations de températures dans l'année pour choisir le système d’osmose inverse qui devra être mis en place.
Hydrobios commercialise également des éléments membranaires Ultra Low Energy pour pallier les problèmes de baisses de production dues à des températures d’eau d'alimentation extrêmement basses.
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