Le nouveau matériau développé par Nippon Shokubai a contribué à la création d'une usine de dessalement d'eau de mer renouvelable à Hawaï

Figure 1 Comparison between RO system and FO system (Graphic: Business Wire)

Photo 1 Draw solution developed by Nippon Shokubai and Trevi Systems (The draw solution is colored with a pigment for the purpose of photographing.) (Photo: Business Wire)

Figure 2 Trevi Systems’ FO system (Graphic: Business Wire)

OSAKA, Japon, March 18, 2024--(BUSINESS WIRE)--NIPPON SHOKUBAI CO., LTD. (Siège social : Osaka, Japon, Président : Kazuhiro Noda, ci-après « Nippon Shokubai ») (TOKYO : 4114) a uni ses forces à celles de Trevi Systems Inc. (Siège social : Californie, États-Unis, PDG : John Webley, ci-après « Trevi Systems » *1) dans le développement de la solution de tirage (draw solution) en tant qu'élément clé du système d'osmose directe (forward osmosis, ci-après « FO »), qui est un système de nouvelle génération pour le dessalement de l'eau de mer et le traitement de l'eau. Grâce à une subvention de 4 millions de dollars du ministère américain de l'énergie, Trevi Systems a initié un projet à grande échelle visant à établir la preuve de la production d'eau douce à un volume de 500 m³ par jour à partir d'eau de mer en utilisant la solution de tirage (draw solution) développée conjointement sur les îles d'Hawaï en juin 2022 (*2) et a achevé la collecte des données en septembre 2023.

Ces dernières années, la pénurie d'eau est devenue un problème grave dans le monde, et l'osmose inverse (ci-après « OI ») est largement utilisée dans le dessalement de l'eau de mer pour l'agriculture et l'eau potable, ainsi que pour le traitement de l'eau industrielle. Le système d'OI est une technologie qui implique la pressurisation de l'eau de mer ou des eaux usées sur une membrane d'OI afin d'éliminer les sels (tels que le NaCl) et les impuretés. Bien que ce système permette d'obtenir une eau de haute qualité, la grande quantité d'énergie électrique consommée par la pompe de pressurisation est considérée comme un problème (Figure 1).

Pendant ce temps, le système FO est vu comme un moyen de résoudre ce problème. Le système FO utilise l'osmose, un processus naturel qui se produit lorsque des liquides de concentrations solutés différentes sont séparés par une membrane semi-perméable, et l'eau se déplace par osmose du côté de la solution de concentration plus faible à celle de concentration plus élevée. Dans le cas du dessalement de l'eau de mer, le système FO utilise la différence de concentration de solutés dans l'eau de mer et la solution de tirage (draw solution), ainsi que la pression osmotique naturelle résultant de la solution de tirage (draw solution) d'un côté d'une membrane FO (une membrane semi-perméable) pour tirer / transporter l'eau fraîche de l'eau de mer dans la solution de tirage (draw solution), le tout dans des conditions de basse pression et d'énergie (Figure 1). Nippon Shokubai et Trevi Systems ont mis au point la solution de tirage (draw solution) à séparer de l'eau récupérée en utilisant de la chaleur thermique de faible qualité (Photo 1).

Trevi Systems est une entreprise américaine fondée en 2010. Les éléments clés du système FO de Trevi Systems sont l'utilisation d'une solution de tirage (draw solution) de soluté thermolytique rétrograde et le recyclage du soluté de tirage dans la membrane FO (Figure 2). Trevi Systems a mené un essai pilote pour démontrer la production d'eau douce à un volume de 50 m³ par jour à partir d'eau de mer au Moyen-Orient (EAU) en 2016, ce qui a confirmé que l'utilisation du système FO était en mesure de réduire la consommation d'énergie électrique d'environ 1/3 par rapport à une utilisation d'un système OI.

Cependant, l'amélioration de la production d'eau est nécessaire pour l'utilisation à grande échelle du système FO, et l'amélioration de la fonction de la solution de tirage (draw solution) en tant que composant clé est cruciale pour atteindre cet objectif. Nippon Shokubai et Trevi Systems ont développé avec succès une solution de tirage (draw solution) capable d'améliorer la production d'eau de 30 % par rapport au produit précédent. Cette solution a été utilisée dans l'usine pilote de démonstration (500 m³/jour) exploitée par Trevi Systems sur les îles d'Hawaï (*2).

Principales réalisations du projet :

1. Le taux de récupération d'eau douce à partir de l'eau de mer a dépassé les 65 %, surpassant ainsi les capacités des systèmes OI commerciaux.

2. La consommation d'énergie électrique est réduite d'un tiers par rapport aux systèmes OI.

3. Coûts d'investissement compétitifs : Démonstration de coûts d'investissement compétitifs par rapport aux systèmes de dessalement par osmose inverse existants.

Trevi Systems s'est engagé à développer davantage les capacités de l'usine NELHA, avec des plans visant à augmenter la capacité à plus de 6 000 m³/jour sur le même site, et à démontrer le potentiel de rejets liquides inexistants (*3) par l'utilisation de saumure et de concentration de saumure pour la récupération de minerais.

Il est envisageable d'introduire le système FO pour le dessalement de l'eau de mer dans les régions à forte demande en eau, telles que le Moyen-Orient, ainsi que pour la concentration de la saumure afin d'obtenir un rejet liquide nul. Nippon Shokubai poursuivra ses efforts pour optimiser les performances et les fonctions de la solution de tirage (draw solution), en vue d'une future extension du système FO.

*1 : À propos de Trevi Systems
Trevi Systems Inc. est une entreprise basée en Californie qui est pionnière dans la technologie d'osmose directe (forward osmosis) pour une désalinisation de l'eau et une concentration de la saumure durables et efficaces. Avec un engagement envers l'innovation et la responsabilité environnementale, Trevi Systems continue de redéfinir les possibilités en utilisant l'osmose directe (forward osmosis) et l'osmose directe (forward osmosis) sous pression pour fournir de l'eau propre et d'autres ressources à partir des eaux usées les plus difficiles.
Pour plus d'informations : https://www.trevisystems.com/

*2 : Projet de désalinisation de l'eau de mer par FO à Hawaï
Le système FO de Trevi Systems a été adopté dans le programme Sun Shot du ministère de l'Énergie des États-Unis. Une expérience sera menée pour démontrer la désalinisation de l'eau de mer en utilisant l'installation de collecte de chaleur solaire appartenant au Natural Energy Laboratory of the Hawaii Authority (NELHA).

*3 : Rejet liquide nul (ZLD)
L'un des processus de traitement de l'eau visant à réduire les eaux usées et à produire de l'eau propre pouvant être réutilisée. Les systèmes ZLD purifient et recyclent pratiquement toutes les eaux usées reçues.

Le communiqué de presse publié par Nippon Shokubai est ici.

Le communiqué de presse publié par Trevi Systems est ici.

À propos de NIPPON SHOKUBAI CO., LTD. : Nippon Shokubai utilise une technologie unique pour fabriquer des produits chimiques tels que l'oxyde d'éthylène, les acides acryliques, des catalyseurs, des polymères superabsorbants. Nous utilisons la chimie pour rendre l'impossible possible et offrir des solutions sans précédent au monde, en particulier dans les domaines de l'environnement et de l'énergie, de l'électronique et de l'imagerie, ainsi que dans les domaines de la vie quotidienne. La mission de notre entreprise est la suivante : « TechnoAmenity : Apporter prospérité et confort aux personnes et à la société grâce à notre technologie unique ».
Pour plus d'informations: https://www.shokubai.co.jp/en

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