De nouvelles solutions industrielles intelligentes pour prévenir le gaspillage de l’eau
La consommation d’eau augmente globalement de 1 % par an depuis plusieurs décennies, et cette tendance ne devrait pas s’inverser. En Europe, l’industrie est l’un des plus gros utilisateurs, responsable de plus de 30 % de la consommation d’eau. De nombreuses pratiques industrielles utilisent de l’eau douce, et les eaux usées produites sont souvent contaminées, ce qui constitue une menace pour l’environnement. En menant des études de cas en Allemagne, en Grèce et en Espagne, le projet intelWATT, financé par l’UE, se penche à la fois sur les niveaux élevés de consommation et sur les problèmes de pollution de l’eau par le biais d’une série d’avancées technologiques applicables à diverses industries.
La production d’énergie, l’exploitation minière et la galvanoplastie pour cible
Le projet se consacre à trois industries dont les besoins en eau sont importants. La production d’énergie, qui dépend de tours de refroidissement, utilise de grandes quantités d’eau douce. Les saumures industrielles générées par l’exploitation minière constituent un potentiel de ressources inexploité. Bien que la galvanoplastie utilise moins d’eau que certaines industries, les eaux usées chargées de métaux constituent un risque pour l’environnement. Selon le coordinateur du projet, Andreas Sapalidis, du Centre national de recherche scientifique «Demokritos»en Grèce: «Le principal objectif du projet intelWATT est de valider, au niveau TRL8, des technologies innovantes et intelligentes de traitement de l’eau combinant la préservation de l’eau douce, la récupération des ressources et la conversion énergétique, basées sur le concept d’économie circulaire». L’eau qui s’évapore dans les tours de refroidissement des centrales électriques dépose des minéraux. L’eau douce est utilisée pour éliminer les accrétions dans un processus appelé purge de la tour de refroidissement (CTBD). En recyclant l’eau de CTBD dans la première étude de cas, intelWATT entend réduire de 99 % la consommation d’eau. Dans la deuxième étude de cas, qui porte sur les mines industrielles, le projet entend récupérer l’eau et valoriser le flux de saumure. Le projet pilote permet de récolter l’énergie de gradients de salinité et de récupérer de l’eau déminéralisée par distillation membranaire. Le troisième cas couvre la récupération d’électrolytes précieux et la préservation de l’eau dans une installation de galvanoplastie. L’objectif est de récupérer jusqu’à plus de 85 % du chrome et du cuivre et 50 % du nickel tout en préservant plus de 95 % d’eau douce dans une unité pilote de niveau TRL8.
Des technologies intelligentes de séparation de l’eau
Au cœur des solutions intelWATT se retrouvent de nouveaux processus de traitement des eaux usées et des mécanismes d’intelligence artificielle, explique Andreas Sapalidis: «Le projet intelWATT a réalisé des avancées considérables dans un large éventail de disciplines, notamment en ce qui concerne les matériaux, les capteurs intelligents, la modélisation, les processus et les unités pilotes». Entre autres matériaux, intelWATT a conçu plusieurs types de membranes utilisées pour la filtration, la distillation, l’osmose inverse et l’électrodialyse. Parmi celles-ci, des membranes à base de graphène, un outil émergent dans les processus de séparation. Le développement de capteurs intelligents soutient la communication et la transmission sécurisée des données. Autre technologie intelligente: des algorithmes d’apprentissage automatique qui améliorent la modélisation prédictive et la surveillance intelligente et devraient permettre de réduire de 30 % la demande d’énergie. Les avancées du projet dans les processus de traitement de l’eau, tels que l’osmose inverse, l’électrodialyse inverse et la cristallisation des membranes, permettent de récolter de l’énergie et de récupérer des matériaux durant le processus de traitement des eaux usées. La création d’études pilotes basées sur l’IA a permis à intelWATT de développer de nombreux outils et processus dédiés à la gestion de l’eau. Le fait que les études de cas se situent à un niveau élevé de préparation technologique est encourageant, car cela laisse entrevoir la possibilité d’une adoption rapide par les acteurs de l’industrie et l’avancement d’une économie circulaire à l’échelle de l’Europe. Les contributions du projet à la préservation de l’eau et à la récupération des ressources sont importantes et aideront l’Europe à sauvegarder l’eau, une des ressources les plus précieuses de la société.
Mots‑clés
intelWATT, galvanoplastie, eaux usées, production d’énergie, exploitation minière, osmose inverse, préservation de l’eau douce, technologies de séparation, énergie de gradients de salinité, solutions intelligentes, industries de transformation