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L'eau dessalée. Aspects à prendre en compte

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Javier Méndez Lorente
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Table des matières : L'eau dessalée. Aspects à prendre en compte

L'importance de l'utilisation de l'eau agricole à l'échelle mondiale est de 70%, tandis que dans les régions arides et semi-arides où l'agriculture est hautement technicisée, des chiffres de plus de 85% sont atteints, comme c'est le cas dans le sud-est de l'Espagne (PHDS, 2022). L'intensification de la pénurie d'eau représente un risque pour le rôle de l'agriculture irriguée dans la sécurité alimentaire mondiale à moyen et long terme, associé à l'impossibilité de répondre aux demandes d'eau d'irrigation en utilisant les ressources en eau conventionnelles à l'avenir. Par conséquent, de nouvelles solutions sont nécessaires pour maintenir ou améliorer la production agricole durable, y compris des sources d'eau nouvelles ou alternatives, des stratégies innovantes pour la conservation de l'eau, ou des systèmes d'irrigation plus efficaces et plus productifs, conformément aux lignes directrices du Pacte vert européen. 

Usine de dessalement prévue à Taweelah, Abu Dhabi. Alimentée par l'énergie solaire.

Avantages et inconvénients potentiels de l'eau de mer dessalée  

En général, le principal avantage de l'AMD est son statut de ressource en eau inépuisable, non soumise aux variations climatiques, ainsi que sa faible salinité, avec une conductivité électrique d'environ 0,5 dS m-1, qui lui permet de compenser la salinité élevée d'autres sources d'eau. Toutefois, l'utilisation et l'acceptation de l'AMD pour l'irrigation agricole sont principalement limitées par les coûts de production et une composition physico-chimique unique. L'application agricole de l'AMD est plus coûteuse en raison du prix élevé de l'eau par rapport aux sources conventionnelles et nécessite des programmes de fertigation plus spécialisés et la gestion de risques agronomiques spécifiques, tels que la phytotoxicité du bore ou l'alcalinisation du sol. Les principaux avantages et inconvénients de l'utilisation des DMA pour l'irrigation sont résumés dans le tableau 1. 

Tableau 1. Résumé des avantages et des inconvénients de la DMLA.

Avantages  Inconvénients  
Une ressource en eau inépuisable  Consommation d'énergie et émissions de CO2 élevées  
Faible salinité de l'eau, avec des valeurs typiquement comprises autour de 0,5 dS/m ((Martinez-Alvarez et al. 2017).  Manque de nutriments et exigences en matière de fertilisation. 
Valeur d'atténuation du risque de sécheresse et réduction de l'incertitude pour les irrigants Eaux acides à fort pouvoir corrosif  
L'AMD augmente la qualité et la quantité des récoltes. Les QUALITÉ DE L'EAU para el riego no está regulada  
La DMA contribue à la préservation des sols et des aquifères Risques agronomiques tels que la toxicité pour les cultures et l'alcalinisation des sols. 
Inverser les tendances problématiques de la salinisation des sols Respect des normes strictes en matière de B3+, Na+ et Cl- pour l'irrigation agricole 

Problèmes de phytotoxicité et risque d'alcalinisation des sols

En effet, environ 55% et 31% de la teneur en sel dissous dans l'eau de mer sont dus à ces ions, qui continuent à prédominer en proportion après le processus d'osmose inverse. En outre, la concentration de B présentée est très élevée dans le DMA, ce qui est dû à deux facteurs : la concentration élevée de cet élément dans l'eau de mer (4,5 - 6 mg/L) par rapport à l'eau conventionnelle (généralement très proche de 0 mg/L dans les eaux de surface et jusqu'à 1,5 mg/L dans les eaux souterraines) et la perméabilité élevée des membranes d'osmose inverse au passage du B en milieu neutre et acide (Yermiyahu et al, 2007 ; Raveh et Ben-Gal, 2016) par rapport à tous les autres ions. En fait, alors que l'efficacité de séparation en une étape des membranes d'osmose inverse est supérieure à 98% pour les ions Na, Mg, Ca, K, Cl et SO4, l'efficacité pour le B n'est que de 71% (Martinez, 2009).  

Image 2 : Usine de dessalement d'eau à Carboneras, Almería.

Las concentraciones de Na en las IDAMs del sureste español varían entre los 76 y 115 mg/L, por tanto, estos valores en AMD no deberían conllevar apenas problemas de fitotoxicidad en los cultivos. No obstante, unas altas concentraciones de Na pueden dañar algunas propiedades físicas del suelo por la dispersión de las arcillas que pueden conducir a: (i) colapso estructural de los microagregados del suelo, (ii) disminución de la permeabilidad y conductivité hydraulique del suelo, (iii) más facilidad de erosión, (iv) compactage du sol, y (v) disminución de oxígeno en el suelo por disminución de la aireación (Mandal et al., 2008; Muyen et al., 2011). 

Pour réduire la sodicité des sols irrigués, il est important que les cations divalents Ca et Mg soient présents en concentrations adéquates dans l'eau. Par conséquent, le RAS, qui relie l'équilibre de la concentration de Na à celle de Ca et Mg, doit être évalué dans l'eau d'irrigation afin de connaître les risques de sodicité à moyen et long terme. 

Le bore dans la DMLA 

Lorsqu'il est naturellement présent dans l'eau, le bore forme un équilibre entre l'acide borique [B(OH)3] et l'ion borate [B(OH)4-], dans lequel la forme acide borique l'emporte. Cela s'explique par le fait que la constante de dissociation du bore est pKa= 9,15, ce qui en fait un acide très faible. À un pH plus élevé, à partir de pH 10, l'espèce dominante devient l'anion métaborate [B(OH)4-].  

La concentration de bore dans l'eau de mer est d'environ 4 mg/l. Cette eau est dessalée par osmose inverse. Cette eau, lorsqu'elle est dessalée par osmose inverse, réduit sa concentration en bore à 0,8 mg/L - 1,5 mg/L, selon les conditions et les méthodes utilisées pour le dessalement. Pour que le bore soit efficacement rejeté dans les membranes, il est essentiel d'éviter le bore sous forme d'acide borique, car l'absence de charge et d'hydrogènes acides le rend capable de former des liaisons hydrogène avec les groupes actifs des membranes (María Fernanda Chillón Arias, 2009) 

En général, la fourchette est étroite entre les concentrations de bore 0,5 mg/L dans les cultures ligneuses telles que les agrumes et (1-4 mg/L) dans les cultures horticoles.  

Les eaux d'irrigation de surface ont généralement des concentrations en bore inférieures à 0,1 mg/L, ce qui signifie que des apports supplémentaires d'engrais (par le biais de complexes d'oligo-éléments) sont souvent nécessaires pour assurer un développement optimal des cultures. Toutefois, les ressources en eau non conventionnelles, telles que l'eau recyclée et l'eau de mer dessalée, se distinguent par des concentrations en bore nettement plus élevées que les eaux de surface. La concentration de B dans l'AMD produit dans les IDAM du sud-est de l'Espagne varie entre 0,56 mg/L et 0,92 mg/L, des valeurs qui sont supérieures aux tolérances maximales indiquées pour les cultures ligneuses telles que les agrumes et qui pourraient donc causer des problèmes de toxicité et des réductions de rendement.  

Image 3 : Usine de dessalement à Palmachim, Israël.

Si l'utilisation finale des DMA est l'irrigation agricole, le contrôle de la concentration en bore (B) dans l'eau produite peut également faire l'objet d'un post-traitement spécifique. Le B dans l'eau d'irrigation peut être réduit à un niveau inférieur au seuil de toxicité des cultures sensibles à l'aide de l'osmose inverse et de résines échangeuses de cations pour éliminer le bore des DMA à l'échelle de la parcelle (Imbernon-Mulero et al., 2022).  

La concentration de B dans l'eau de mer dessalée produite en Espagne est traditionnellement limitée à 1 mg/L, valeur maximale fixée par le décret royal 140/2003, qui établit les critères sanitaires pour la qualité de l'eau destinée à la consommation humaine. Cette valeur a récemment été portée à 1,5 mg/l dans le décret royal 3/2023, sauf lorsque l'origine totale de l'eau est une eau de transition ou une eau côtière et que le traitement de potabilisation est le dessalement, auquel cas une valeur maximale de 2,4 mg/l sera appliquée.  

Ces concentrations répondent largement aux besoins des cultures, mais peuvent induire une phytotoxicité, en particulier chez les cultures les plus sensibles telles que les agrumes. Les symptômes les plus courants de la toxicité du B sont les bords brûlés des feuilles plus âgées, le jaunissement des extrémités des feuilles et la décomposition accélérée, qui peut même entraîner la mort de la plante (Martinez-Alvarez et al., 2017).  

Les premiers stades de la toxicité du bore apparaissent généralement sous la forme d'un jaunissement ou d'une marbrure de l'extrémité des feuilles. Dans les cas les plus graves, des taches de gomme apparaissent sur les surfaces inférieures des feuilles et provoquent leur chute prématurée. Les symptômes graves peuvent aller jusqu'au dépérissement des rameaux. 

Image 4 : Toxicité du bore chez les agrumes.

L'établissement des limites de tolérance au bore (B) dans l'eau d'irrigation pour différentes cultures est une tâche complexe qui nécessite un travail expérimental méticuleux. Plusieurs facteurs, tels que la variété de culture, les caractéristiques du sol, la chimie de l'eau, les conditions climatiques et les pratiques de gestion de l'irrigation, ont une influence significative sur la réponse des cultures au B et donc sur les résultats obtenus (Grattan et al., 2015). 

Le tableau 2 illustre la sensibilité variable des cultures à B. Il montre que les cultures les plus sensibles sont les cultures ligneuses, en particulier les agrumes et les arbres fruitiers à noyaux, tandis que les cultures à cycle végétatif court, telles que les légumes et les graminées, sont moins affectées. 

Cependant, lors de l'interprétation du tableau 2, il est essentiel de considérer que les valeurs se réfèrent à la concentration maximale de B tolérée dans l'extrait de saturation du sol, sans aucune réduction du rendement ou de la croissance végétative. Ces valeurs sont généralement plus élevées que celles trouvées dans l'eau d'irrigation, estimées entre 1,4 et 1,9 fois plus élevées dans des conditions modérément drainées (autour de 25%) (Jame et al., 1982).  

Comme on peut le constater, tout le genre des agrumes et des arbres fruitiers à noyaux est particulièrement sensible et vulnérable à l'irrigation avec de l'eau contenant des concentrations élevées de bore, comme c'est le cas de l'AMD.

Tolérance au bore de différentes cultures.

Tolérance au bore Culture Nom scientifique 
Très sensible (<0,5 mg/l) Citron Citrus limon 
Sensible (0,5 - 0,75 mg/l) Avocat Persea americana 
 Pamplemousse Citrus X paradisi 
 Orange Citrus sinensis 
 Abricot Prunus armeniaca 
 Pêche Prunus persica 
 Cerise Prunus avium 
 Prune Prunus domestica 
 Kaki Diospyros kaki 
 Fig Ficus carica 
 Raisin Vitis vinifera 
 Noyer Juglans regia 
 Oignon Allium cepa 
Sensible (0,75 - 1,0 mg/l) Ail Allium sativum 
 Blé Triticum eastivum 
 Orge Hordeum vulgare 
 Tournesol Helianthus annuus 
 Fraise Fragaria spp. 
Modérément sensible (1,0 - 2,0 mg/l) Poivre  Capsicum annuum 
 Pois Pisum sativa 
 Carotte Daucus carota 
 Pommes de terre Solanum tuberosum 
 Concombre Cucumis sativus 
Modérément tolérant (2,0 - 4,0 mg/l) Laitue Lactuca sativa 
 Choux Brassica oleracea capitata 
 Céleri Apium graveolens 
 Maïs Zea mays 
 Artichaut Cynara scolymus 
 Courgette Cucurbita pepo 
 Melon Cucumis melo 
Tolérant (4,0 - 6,0 mg/l) Sorgho Sorghum bicolor 
 Tomate Lycopersicon lycopersicum 
 Betterave à sucre Beta vulgaris 
Très tolérant (6,0 - 15,0 mg/l) Coton Gossypium hirsutum 
 Asperges Asparagus officinalis 

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