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L’osmose inverse ou OI est une méthode de filtration utilisée pour éliminer les ions et les molécules d’une solution en appliquant une pression à la solution sur un côté d’une membrane semi-perméable ou sélective. Les grosses molécules (soluté) ne peuvent pas traverser la membrane, elles restent donc sur un côté. L’eau (solvant) peut traverser la membrane. Le résultat est que les molécules du soluté deviennent plus concentrées sur un côté de la membrane, tandis que le côté opposé devient plus dilué.
Comment fonctionne l’osmose inverse
Pour comprendre l’osmose inverse, il faut d’abord comprendre comment la masse est transportée par diffusion et osmose régulière. La diffusion est le mouvement des molécules d’une région de concentration plus élevée vers une région de concentration plus faible. L’osmose est un cas particulier de diffusion dans lequel les molécules sont de l’eau et le gradient de concentration se produit à travers une membrane semi-perméable. La membrane semi-perméable permet le passage de l’eau, mais aussi de notions (par exemple, Na+, Ca2+, Cl-) ou de molécules plus grandes (par exemple, le glucose, l’urée, les bactéries). La diffusion et l’osmose sont thermodynamiquement favorables et se poursuivront jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint. L’osmose peut être ralentie, arrêtée ou même inversée si une pression suffisante est appliquée à la membrane par le côté « concentré » de la membrane.
L’osmose inverse se produit lorsque l’eau est déplacée à travers la membrane contre le gradient de concentration, d’une concentration plus faible à une concentration plus élevée. Pour illustrer ce phénomène, imaginez une membrane semi-perméable avec de l’eau douce d’un côté et une solution aqueuse concentrée de l’autre côté. Si l’osmose est normale, l’eau douce traversera la membrane pour diluer la solution concentrée. Dans l’osmose inverse, une pression est exercée du côté de la solution concentrée pour forcer les molécules d’eau à traverser la membrane vers le côté eau douce.
Il existe différentes tailles de pores des membranes utilisées pour l’osmose inverse. Si une petite taille de pore permet une meilleure filtration, il faut plus de temps pour déplacer l’eau. C’est un peu comme essayer de faire passer l’eau à travers une passoire (grands trous ou pores) plutôt que de la faire passer à travers une serviette en papier (petits trous). Cependant, l’osmose inverse est différente de la simple filtration sur membrane car elle implique une diffusion et est affectée par le débit et la pression.
Utilisations de l’osmose inverse
L’osmose inverse est souvent utilisée pour la filtration de l’eau dans les secteurs commercial et résidentiel. C’est également l’une des méthodes utilisées pour dessaler l’eau de mer. L’osmose inverse permet non seulement de réduire le sel, mais aussi de filtrer les métaux, les contaminants organiques et les agents pathogènes. Parfois, l’osmose inverse est utilisée pour purifier des liquides dans lesquels l’eau est une impureté indésirable. Par exemple, l’osmose inverse peut être utilisée pour purifier l’éthanol ou l’alcool de grain afin d’en augmenter la teneur en eau.
Histoire de l’osmose inverse
L’osmose inverse n’est pas une nouvelle technique de purification. Les premiers exemples d’osmose à travers des membranes semi-perméables ont été décrits par Jean-Antoine Nollet en 1748. Si le procédé était connu dans les laboratoires, il n’a été utilisé pour le dessalement de l’eau de mer qu’en 1950 à l’université de Californie à Los Angeles. De nombreux chercheurs ont perfectionné les méthodes d’osmose inverse pour purifier l’eau, mais le processus était si lent qu’il n’était pas pratique à l’échelle commerciale. De nouveaux polymères ont permis de produire des membranes plus efficaces. Au début du 21e siècle, les usines de dessalement sont devenues capables de dessaler l’eau au rythme de 15 millions de gallons par jour, avec environ 15 000 usines en fonctionnement ou prévues.
