Chapitre 5 : Eau et ressources.

Chapitre 5 : Eau et ressources.
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Production d’eau potable ; traitement des eaux
Ressources minérales et organiques dans les océans ; hydrates de gaz.
Le chapitre peut-être décomposé en deux grandes parties : la première partie est expérimentale : l’eau
potable (traitement et mesure). La deuxième partie étant plutôt documentaire : ressources des océans.
I. Du traitement des eaux à la production d’eau potable.
L'eau potable est une eau qui respecte un certain nombre de critères la rendant propre à la consommation
humaine.
On peut citer les critères suivants :
 L'absence de substances indésirables (nitrates par exemple).
 L'absence de substances toxiques.
 La qualité organoleptique (couleur, odeur, saveur, turbidité).
 Les paramètres chimiques naturels (pH, température, etc).
Une eau est considérée comme potable lorsqu’elle vérifie de nombreux critères physico-chimiques,
biologiques et organoleptiques. Pour rendre une eau potable, on peut chercher à retirer la substance
indésirable ou bien à la transformer en substance inoffensive. Pour suivre l’effet d’un traitement, il faut
pouvoir doser la substance que l’on cherche à éliminer.
1. Purification de l’eau.
Purifier de l'eau non-potable est possible. Pour cela elle doit subir plusieurs traitements successifs comme le
résume le schéma suivant :
2. Désalinisation de l'eau de mer
L’eau douce (potable) est rare, mais l’eau salée est abondante, alors pourquoi ne pas utiliser celle-ci ? L’eau
de mer a une concentration en sel de 36 g/L en moyenne, alors que les fluides humains (sang) sont à 9 g/L.
Boire de l’eau de mer élève le taux de sel au sein de l’organisme, ce qui le déshydrate et est dangereux à la
longue. L’idée est alors de désaliniser l’eau de
mer pour espérer la rendre potable.
Deux méthodes principales :
 La distillation
Quand de l’eau salée est porté à
ébullition, la vapeur d’eau générée est
exempte en sel. Ce constat est à la base
de la désalinisation par distillation. A
pression atmosphérique, l’eau doit être
portée à 100 °C pour entrer en ébullition.
Par contre, si la pression est abaissée, la
température d’ébullition diminue aussi,
ce qui limite l’énergie à apporter par
chauffage.
Dans le cadre de la désalinisation industrielle par distillation, deux technologies existent :
→ Distillation flash : vaporisation d’une partie de l’eau, par brusque détente du liquide.
→ Distillation à multiples effets : plusieurs évaporateurs en série.
Avantage : méthode relativement simple technologiquement.
Inconvénients : rejets de saumures (eau très salée) dans la Nature. L’eau rejetée est également chaude, ce qui
peut aggraver l’effet environnemental. La pollution chimique (chlore et cuivre). Opération gourmande en
énergie. Le chauffage est souvent réalisé par utilisation de combustibles fossiles : dégagement de
.

L’osmose et l’osmose inverse
Dans un tube en U, on réalise les deux expériences décrites par le schéma ci-dessous. La membrane
semi-perméable laisse passer les molécules constituant le liquide (l’eau), mais pas l’espèce chimique
dissoute.
Dans le phénomène d’osmose, l’eau va migrer préférentiellement du compartiment le moins
concentré (A), vers le plus concentré (B). Cela donne naissance à une force de pression au sein du
liquide (pression osmotique), qui va faire que le liquide va monter dans la partie B.
Dans le phénomène d’osmose inverse, une pression est exercée sur le compartiment B, plus forte
que la pression osmotique. Les molécules d’eau passent à travers la membrane, pour aller en A.
Comme l’espèce chimique dissoute ne peut pas franchir la membrane, la concentration de B
augmente de plus en plus. En A, par contre, la concentration diminue.
L’osmose inverse permet de produire de l’eau douce à partir d’eau salée. La pression osmotique de l’eau de
mer est de l’ordre de 27 bars. La pression appliquée est de 50 à 80 bars pour les installations industrielles.
Les avantages : la technique non polluante, mis à part les rejets de saumure. Cependant, cette eau est à
température ambiante. La méthode moins couteuse énergétiquement que la distillation.
Les inconvénients se situent essentiellement au niveau des membranes : solidité et efficacité de la membrane
utilisée (taille des pores). Les membranes coutent cher et s’usent avec le temps.
A noter que d’autres méthodes existent, comme l’électrodialyse. Mais, quelle que soit la méthode employée,
l’eau pure n’est pas consommable en l’état. En effet, si l’eau de mer n’est pas potable, l’eau pure est aussi
dangereuse en consommation régulière. Elle entraine progressivement avec elle les minéraux de l’organisme.
Il est ainsi nécessaire de reminéraliser une eau désalinisée afin de la rendre potable.
3. La réalisation de précipité.
Cette méthode consiste à précipiter des métaux dissous rencontrés principalement dans les effluents de
traitement de surface, les rejets d'hydrométallurgie et les eaux de lavage de gaz de combustion et d'ordures
ménagères.
Comme les hydroxydes de métaux lourds sont généralement insolubles, on utilise souvent la précipitation par
ajout de chaux : Mn+ + n OH-  M(OH)n
II. La mesure d’un critère spécifique de l’eau : le dosage.
 Voir fiche ressource : le dosage en TS.
Rappelons une opération classique dans la chimie de l’eau, la dilution.
Diluer une solution, c’est augmenter le volume du solvant de la solution sans changer la quantité de matière
du soluté. La solution que l’on veut diluer est appelée solution mère. Son volume sera noté Vm, sa
concentration sera notée cm.
La ou les solutions obtenues à partir de la solution mère seront appelées solutions filles. Leur volume sera
notée Vf et sa concentration sera notée cf.
Par définition, le facteur de dilution est notée F =
Cm
Cf
En reprenant la formule précédente, le facteur de dilution est aussi F =
Vf
Vm
Dans cette formule, Vf est le volume de solution fille (volume de la fiole utilisée) et Vm est le volume de
solution mère (volume de solution mère à pipeter).
Exemple : On dispose d’une solution mère d’acide chlorhydrique de concentration 1.0 mol/L.
On veut obtenir une solution fille de volume 100 mL et de concentration 0.10 mol/L.
a. On calcule tout d’abord, le facteur de dilution : F =
1,0
 10
0,10
b. On détermine le volume de solution mère que l’on doit prélever : F=10 =
Vf 100
=
Vm Vm
Donc Vm = 100/10=10,0 mL
On prélève 10,0 mL de solution mère à l’aide d’une pipette jaugée de 10 mL.
c. On place ce volume dans une fiole jaugée de contenance 100 mL, c’est à dire égale au volume de solution
fille désirée.
d. On complète avec le solvant, l’eau en général




Prélever une quantité de matière d'une espèce chimique donnée.
Préparer une solution de concentration donnée par dissolution ou par dilution.
Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d’une espèce (échelle de teintes, méthode par
comparaison).
Connaître et exploiter l’expression de la concentration massique ou molaire d’une espèce moléculaire ou ionique dissoute
III. Les ressources dans les océans.
L'océan est une immense réserve de ressources de différentes natures :
Ressources métalliques : nodules polymétalliques, encroutements cobaltifères, dépôts alluvionnaires, etc.
Ressources gazifières : on y trouve les hydrates de gaz qui pourraient devenir une alternative énergétique
dans un futur proche.
Réserve pour la biodiversité : la sauvegarde de la biodiversité dans ce milieu sous-marin permet de découvrir
de nouvelles espèces et de nouvelles molécules.