L’eau industriel: l’eau à tout faire et comme source d’énergie

Relativement disponible, et très utile en raison de ses propriétés particulières (voir le chapitre Propriétés cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/proprie/MenuProprie.html), l’eau est devenue la bonne à tout faire du monde industriel.
L’eau est en effet un solvant quasi universel, capable de dissoudre un très grand nombre de composés.
Elle est donc employée par de multiples industries pour laver, rincer, tremper, dissoudre. C’est dans des solutions aqueuses que sont réalisées beaucoup de réactions chimiques permettant notamment de blanchir, colorer, extraire, séparer, synthétiser ou coller.
L’eau est ainsi présente quasiment tout au long de la chaîne de transformation des produits. Elle sert à l’extraction des matières premières que sont les métaux, les combustibles fossiles et nombre de matériaux de construction. Elle est aussi nécessaire à beaucoup d’opérations de transformation comme le raffinage du pétrole, la fabrication de pâte à papier, la production d’acier, la synthèse de matériaux ou la réalisation de produits alimentaires. Enfin elle est […]
Problématique de la gestion durable de l’eau: Le coût économique du recyclage des eaux usées
Chapitre II : Nécessite d’un changement radicale de notre   comportement vis-à-vis de l’utilisation des ressources hydriques.
Section I : les ressources hydriques:
1. L’utilisation exhaustive de l’eau:
1.3. L’eau industriel :
A – l’eau à tout faire :
[…] pâte à papier, la production d’acier, la synthèse de matériaux ou la réalisation de produits alimentaires. Enfin elle est employée par tous pour le nettoyage des ateliers, des machines et des produits finis.

L’eau est également utilisée par l’industrie nucléaire, soit comme transporteur de chaleur, car l’eau est capable d’emmagasiner, de transporter en son sein, puis de restituer de très grandes quantités d’énergie, soit comme refroidisseur.
Au cœur même des centrales, de l’eau sous pression circule en effet dans un circuit fermé : elle voyage entre les éléments de combustible nucléaire, sans jamais entrer en contact avec le combustible lui-même, et ce faisant emmagasine la chaleur produite par les réactions nucléaires ; elle sort ensuite du réacteur pour circuler autour d’un second circuit fermé dont elle chauffe l’eau qu’elle transforme en vapeur ; refroidie, elle est ensuite renvoyée dans le réacteur.
La vapeur d’eau produite dans le second circuit sert à entraîner des turbines couplées à des alternateurs et à produire ainsi de l’électricité. Mais son office rempli, elle doit ensuite être refroidie.
Pour ce faire, et lorsque c’est possible, c’est l’eau d’une rivière proche qui est utilisée. D’énormes quantités d’eau sont ainsi prélevées aux milieux aquatiques dont la majeure partie cependant est restituée après usage. Mais entre-temps, cette eau s’est réchauffée. Plus chaude de quelques degrés, elle va donc légèrement augmenter la température de l’eau de la rivière, un réchauffement que l’on peut sentir sur plusieurs centaines de kilomètres et qui n’est pas sans perturber les écosystèmes (voir le chapitre Dégradations cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/degradation/menuDegrada.html).

B – l’eau comme source d’énergie:
L’eau est une source d’énergie mécanique. Quant elle dévale les pentes, elle développe en effet une très grande puissance. Il suffit pour s’en convaincre de mettre la main dans un cours d’eau et de chercher à l’y maintenir : pour y parvenir, il faut développer une force capable de résister à la force d’entraînement du courant.
L’eau courante peut donc faire tourner la roue d’un moulin à eau. Ceux-ci ont été inventés par les Romains et la force de l’eau a donc été mise à profit très tôt. Cet usage a pris une dimension industrielle au Moyen ge, qui en a vu fleurir des quantités au fil des eaux. Aujourd’hui, ils ont cédé la place aux centrales hydroélectriques dont les énormes turbines sont couplées à des alternateurs qui permettent de transformer l’énergie mécanique développée par les turbines en énergie électrique.
Il existe deux types de centrales. Dans les régions de montagne, de grands barrages-réservoirs sont construits desquels partent des conduites forcées qui font chuter l’eau jusqu’aux centrales situées en contrebas. Dans les plaines, ce sont de petits barrages de dérivation qui fournissent l’eau aux centrales installées le long des rivières. Ces barrages permettent de mieux capter la force de l’eau et d’en réguler le débit. Il est ainsi possible d’ajuster à la demande la quantité d’électricité fournie au réseau. Ils permettent aussi de lutter contre les inondations, et les eaux qu’ils retiennent peuvent être utilisées pour l’irrigation ou l’approvisionnement des centres urbains.
L’usage de cette forme d’énergie n’est pas très répandu dans le monde car il demande d’importants investissements. Il s’est surtout développé dans les régions de hautes et de moyennes montagnes, au Canada, en Scandinavie et en Afrique.
L’eau courante est une source d’énergie dite renouvelable car on peut en user dans risque d’épuisement, l’eau des cours d’eau étant en permanence renouvelée (voir le chapitre Cycle de l’eau et réservoirs cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/cycle/menuCycle.html). Cet usage de l’eau a en outre ceci de particulier et d’avantageux qu’il n’est pas consommateur d’eau. Il nécessite cependant l’édification de barrages qui sont l’objet de nombreuses controverses en raison d’inconvénients que d’aucuns jugent majeurs (voir le chapitre Dégradations cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/degradation/menuDegrada.html).

L’eau peut également être une source d’énergie thermique. En effet, grâce à la chaleur permanente de la croûte terrestre, l’eau des aquifères situés à de très grandes profondeurs est chaude. Or, il est possible aujourd’hui de pomper cette eau chaude pour la ramener en surface.
Dans les nappes profondes des bassins sédimentaires, comme celle du Bassin Parisien, où la température de l’eau ne dépasse pas 150°Celsius, cette eau chaude peut être utilisée pour le chauffage des habitations. Mais intransportable sur de longues distances, elle doit être utilisée à proximité des points de forage. Aujourd’hui, cette source d’énergie est encore peu exploitée, malgré un regain d’intérêt en France dans les années 1980, suscité par les deux crises pétrolières des années 1970 qui incitaient à diversifier les sources d’énergie.
La température de l’eau peut en revanche dépasser 150°Celsius dans les nappes des régions volcaniques, où elle jaillit sous forme de geysers. Il est alors possible de l’exploiter pour faire tourner les turbines d’une centrale thermique et produire de l’électricité. Ce type d’énergie est principalement exploité aux États-Unis, aux Philippines et au Mexique où l’on trouve de telles nappes.

C – consommation
L’industrie utilise de grosses quantités d’eau. Mais toute l’eau utilisée par l’industrie n’est pas forcément consommée.
Les centrales hydroélectriques par exemple ne prélèvent pas d’eau au milieu naturel, ni a fortiori n’en consomment : elles se contentent d’en extraire l’énergie qu’elle contient potentiellement.
L’industrie nucléaire, quant à elle, prélève l’eau en masse pour le refroidissement, mais la totalité de cette eau est ensuite rendue à la nature : il n’y a donc pas consommation. En France notamment, où l’industrie nucléaire est très développée, environ 60 % des prélèvements d’eau, en volume, servent au refroidissement des centrales nucléaires, au Canada 55 % et aux États-Unis 40 %.
Les industries les plus gourmandes en eau sont les industries de transformation. En France, les quatre secteurs d’activité que sont la chimie de base et de production de fils/fibres synthétiques, l’industrie du papier et du carton, la métallurgie, et la parachimie et l’industrie pharmaceutique, totalisent à eux seuls les deux tiers de toutes les consommations industrielles.

La qualité requise pour cette eau industrielle dépend de son usage : les industries agroalimentaires par exemple ont besoin d’eau potable ; l’industrie électronique requiert quant à elle une eau très pure pour la réalisation de ses puces. Dans d’autres cas, une eau même usée peut être suffisante.

La consommation d’eau industrielle est extrêmement variable d’un pays à l’autre car elle dépend évidemment beaucoup du niveau de développement de chaque nation. Dans certains pays, presque toute l’eau consommée est utilisée pour l’agriculture : c’est le cas par exemple, de l’Inde ou du Mexique, qui utilisent 90 % de toute leur eau à des fins d’irrigation. Dans les pays industrialisés, en revanche, la consommation d’eau industrielle n’a fait que croître depuis la révolution industrielle du XIXe siècle. Elle aurait été multipliée par 20 en France entre 1900 et 1975. Elle est aujourd’hui en moyenne équivalente à la consommation d’eau agricole.



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