Osmose inverse

L'osmose inverse est une des nombreuses techniques dites membranaires.
C'est à dire une technique qui consiste à utiliser un film de faible épaisseur semi-perméable : la membrane, à travers laquelle sous l'effet d'une différence de pression, de potentiel électrique (électrodialyse), ...passeront.
Soit les molécules d'eau mais pas la plupart des corps dissous (sels, matières organiques),
Soit les ions mais pas les molécules d'eau (électro-électro dialyse).



 Principes fondamentaux de l'osmose
L'osmose normale a lieu quand l'eau passe d'une solution moins concentrée vers une solution plus concentrée par une membrane semi-perméable.

La loi de l'évolution naturelle d'un système chimique découle du second principe de la thermodynamique : à température et pression constante cette évolution est caractérisée par une diminution d'une fonction qui est l'enthalpie libre et qui joue le rôle d'un potentiel.
De même qu'une masse ne pourra évoluer naturellement que d'une altitude plus élevée vers une altitude plus basse (d'un potentiel élevé vers un potentiel faible), de même un système chimique évoluera naturellement d'une enthalpie libre plus élevée vers une enthalpie libre plus faible.
L'enthalpie libre d'un système chimique constitué d'un solvant (l'eau pour ce qui nous intéresse) et de solutés (sels minéraux et corps dissous), est fonction de la concentration de chacun de ses constituants dans le système : le potentiel d'une solution saline est plus élevé que le potentiel d'une solution moins saline : la tendance naturelle sera une diminution du potentiel le plus élevé :
   si les deux solutions sont mises en contact direct, les solutés se répartiront de manière homogène par diffusion (qui peut être accélérée par la convection libre ou forcée : la petite cuiller dans la tasse de café a été inventée pour cela...),
   si les deux solutions sont mises en contact par l'intermédiaire d'une membrane semi-perméable les solutés ne pouvant la traverser ce sera le solvant qui la traversera.

L'eau s'écoulera donc naturellement, de la solution la moins concentrée vers la solution la plus concentrée jusqu'à ce que le système soit à l'équilibre. L'équilibre sera atteint quand la différence de hauteur, Dh sera équivalente à la pression osmotique (qui correspondra à une égalité des concentrations de part et d'autre de la membrane).



 Osmose inverse
"Le principe de l'osmose inverse est l'inverse du principe de l'osmose." J.M.

(Reverse Osmosis : RO en anglais)
Le phénomène d'osmose est réversible à condition de fournir de l'énergie : si l'on applique une pression à une solution l'eau (et quelques solutés), traversera (traverseront) la membrane : on obtiendra une solution de faible concentration en solutés.
Le problème sera, dans ce cadre "statique", que la concentration dans le compartiment mis sous pression augmentera, la pression osmotique à vaincre aussi : pour produire de l'eau il faudra vider le compartiment salin régulièrement et la production sera discontinue.
Industriellement cette solution est invalide d'où la solution viable : l'eau mise sous pression par une pompe dans le compartiment salin s'échappera par un orifice calibré.
On obtient ainsi une esquisse du principe de l'osmoseur .

Les raccordement sont conventionnellement appelés :
   Alimentation : Solution à épurer et qui est mise sous pression par l'intermédiaire d'une pompe.
   Production ou perméat : Solution qui traverse la membrane.
   Rejet ou concentrat ou retentat : Solution, qui quitte l'osmoseur et n'a pas traversé la membrane. Elle est enrichie en solutés et peut être soit rejetée vers le circuit d'effluents soit être injectée dans un autre module ou pour partie en tête de module (voir les montages possibles), soit encore lorsque l'on désire concentrer une solution : récupérée.