L’osmotique est-elle l’énergie de demain ?

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L’exploitation des énergies renouvelables a désormais une place importante dans la production d’électricité. Si certains procédés sont plus que connus, comme l’énergie solaire et éolienne, d’autres sont toujours en phase de développement. L’énergie osmotique fait partie de cette dernière catégorie. Elle a fait l’objet de nombreux projets, mais n’a encore jamais passé le cap de la phase de test. Son potentiel est pourtant reconnu par de nombreux scientifiques. Focus sur l’énergie bleue.

La définition de l’énergie osmotique

L’énergie osmotique est produite à partir d’une réaction chimique entre des molécules présentes dans deux liquides : l’eau salée et l’eau douce

Le phénomène d’osmose

Cette réaction chimique est ce qu’on appelle le phénomène d’osmose. Cette dernière agit en présence de deux solutions de concentrations différentes séparées par une membrane semi-perméable par laquelle s’effectue le passage de l’eau douce vers l’eau salée. L’eau douce permet alors une diminution de la concentration saline et une augmentation de la pression de l’eau salée. On parlera d’osmose dès lors qu’un équilibre est atteint entre ces deux solutions.

Le rôle de la membrane semi-perméable

Ce filtre permet uniquement le transit de molécules d’eau, et plus particulièrement, de petites molécules. La membrane semi-perméable double- face laisse donc passer l’eau, mais pas les sels minéraux. L’eau douce est alors attirée par l’eau salée et son passage au travers de la membrane crée une pression. 

Le saviez-vous ? 

Plus la différence de concentration entre les deux solutions est forte et plus la pression générée sera importante. 

Une technique qui intéresse de plus en plus les scientifiques

L’objectif premier de l’osmotique était de répondre à une supposée raréfaction de l’eau potable. Sidney Loeb et Srinivasa Sourirajan, deux chimistes américains, l’ont en effet testé dans le but de dessaler l’eau de mer. Or, l’énergie produite par ce phénomène a très vite intéressé le monde scientifique. Statkraft, entreprise norvégienne, est la pionnière en matière de centrale osmotique. Après 10 ans de recherche et 1 an de développement, la première installation osmotique est implantée en 2013 à Tofte, près d’Oslo. Statkfraft estime que « Le potentiel mondial de l’énergie osmotique est estimé entre 1 600 et 1 700 TWh par an, soit l’équivalent de la moitié de la production énergétique totale de l’Union européenne. ».

La production d’énergie grâce à l’osmotique

L’énergie osmotique associée à une turbine permet la production d’électricité. Installée à l’embouchure d’un fleuve et d’une mer, une centrale osmotique se compose :

  • De pompes et de conduits qui acheminent les deux liquides dans les réservoirs,
  • D’une membrane semi-perméable séparant ces deux compartiments, 
  • D’un échangeur permettant la pressurisation de l’eau salée en amont, 
  • D’équipements permettant de laver de la membrane
  • Et d’une turbine capable de générer de l’électricité.

C’est la pression engendrée par la mise en contact des deux solutions qui va déclencher la turbine. L’enjeu de cette technologie, en matière de production d’énergie, repose sur le choix de la membrane. Plus cette dernière est fine et plus le courant électrique sera élevé. Le but étant de produire le plus d’électricité sur une membrane de petite superficie. Les rendements de cette technique étaient jusqu’à présent insatisfaisants, bien que de nombreux projets de développement ont vu le jour dans le monde entier (Japon, États-Unis, Norvège, Pays-Bas). 

Quels sont les avantages et les inconvénients de l’énergie bleue ?

L’énergie bleue ou énergie osmotique possède un véritable potentiel. Développée dans les années 70, elle est exploitée par des procédés qui sont encore aujourd’hui en phase de recherche.

Les avantages

Les centrales osmotiques doivent être installées près d’une embouchure de fleuve. 

  • Tous les pays en disposant peuvent donc potentiellement exploiter cette énergie ;
  • Elles ne sont pas dépendantes des conditions météorologiques, contrairement à l’énergie solaire ;
  • D’après les statistiques, elles pourraient fonctionner pendant près de 8 000 heures par an, soit 3 ou 4 fois plus qu’une éolienne ;
  • Les centrales osmotiques ne sont ni polluantes ni bruyantes ;
  • Leur impact sur l’environnement est réduit.

Les inconvénients

Les performances de la membrane semi-perméable sont, à ce jour, l’inconvénient majeur de ce procédé. La centrale osmotique de Statkraft détenait une membrane dont la puissance était équivalente à celle d’une machine à laver, soit 4 kW. L’objectif est d’améliorer la puissance des membranes

Le nettoyage et la production de ces dernières font également partie des principaux inconvénients. Les membranes Elles doivent en effet être suffisamment grandes, robustes et poreuses afin de fournir une grande quantité d’énergie. Elles doivent aussi être nettoyées dans le but de limiter les risques d’obstruction. Ces deux postes se révèlent être excessivement coûteux

Les avantages et les inconvénient d’une centrale osmotique en bref

AVANTAGESINCONVÉNIENTS
Exploitation possible en présence d’une embouchure.Faible performance des membranes semi-perméables.
Indépendante des conditions météorologiques.Le coût du nettoyage et de la production des membranes.
Grande autonomieRecherche en cours pour améliorer la qualité des membranes.
Non polluante et n’engendre pas de nuisance sonore
Préserve l’environnement

Les avancées technologiques de l’énergie osmotique bleue

En 2015, une start-up bretonne, Sweetch Energy, décide de se lancer dans la création d’un prototype de membranes nouvelle génération. Soutenue par l’Agence de la transition écologique (ADEME), elle a déjà remporté plusieurs prix de l’innovation. Elle utilise les nanotechnologies et promet ainsi des membranes dotées de performances inégalables. 

La start-up, suivie par de nombreux investisseurs, a réussi le pari de récolter suffisamment de fonds afin de lancer sa production au niveau industriel. Les avancées technologiques sont encourageantes. Le déploiement de l’énergie osmotique à grande échelle est désormais plus qu’envisageable. La centrale osmotique de Sweetch Energy devrait voir le jour en 2023 et atteindre une puissance de plusieurs dizaines de kilowattheures.

L’énergie osmotique est reconnue mondialement, et particulièrement aujourd’hui grâce aux avancées technologiques. Sweetch Energy relance le pari de rehausser l’énergie osmotique au rang des énergies renouvelables les plus compétitives. À plein potentiel, cette énergie pourrait facilement couvrir la consommation mondiale d’électricité, ce qui permettrait sans nul doute à la planète de faire un pas de géant vers un avenir sans carbone.