Le Développement Durable et l'eau

Index
1. Qu’est ce que l’eau
2. Principales caractéristiques de l’eau
3. Quantités et ressources en eau sur terre
4. L’eau et la vie ou besoins en eau
5. Traitement de l’eau et eau potable
6. Polluants de l’eau

7. Dispositions réglementaires
8. Programme de réduction de la pollution de l’eau
9. Conclusions, recommandations
10. Références bibliographiques

 

 

 

 

1. Qu’est ce que l’eau

L’eau est un composé chimique simple, liquide dans les conditions ambiantes de température et de pression.
L’eau est sous forme gazeuse au dessus de 100°C et solide (glace) au dessous de 0°C, à la pression atmosphérique.
 Sa formule chimique est H2O c'est-à-dire que chaque molécule d’eau se compose d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène. Les scientifiques l’appellent monoxyde d’hydrogène.

L’eau se trouve partout sur terre et est vitale pour les organismes vivants connus.

Près de 70 % de la surface de la terre est recouverte d’eau essentiellement sous forme d’océans et de mers. Ses autres réservoirs sont les banquises, glaciers, lacs, les étangs, les fleuves, les rivières, ruisseaux, canaux.


2. Principales caractéristiques de l’eau

La densité de l’eau dans les conditions normales est de 1 000 kg/m3 et est maximale à 4°C.
Son énergie calorifique est de 4,185 J/g, ce qui veut dire qu’il faut fournir 4,185 Joules (1 calorie) pour élever la température d’un gramme d’eau de 1 °C.
Le pH de l’eau pure est de 7 ce qui veut dire neutre ni acide (pH < 7) ni basique (pH > 7).
L’eau pure est un isolant.

L’eau est un excellent solvant.
L’eau pure n’est pas consommable, car ne contenant pas de sels minéraux, elle les « aspire » par le phénomène physique d’osmose (passage des sels du milieu le plus concentré vers le milieu qui ne l’est moins).
Toutes les eaux naturelles contiennent des sels minéraux en plus ou moins grande quantité.
L’eau de mer contient beaucoup de sels dissous dont les principaux sont le sodium, le magnésium, le calcium, le potassium etc. sous la forme de chlorures, bromures, carbonates, etc.

 


3. Quantités et ressources en eau sur terre

L’eau ne représente qu’une faible partie du globe terrestre (0,017 % environ).
L’origine de l’eau sur terre est encore mal connue. Certains scientifiques pensent que l’origine principale est l’espace (comètes etc.) d’autres pensent que l’essentiel provient du dégazage de la vapeur d’eau interne de la terre.

Quantité d’eau sur terre :

Milieu

Volume en millions de km3

% total

Océans * (salée)

1350

97,4

Glace

22,7

1,98

Eau souterraine

8,2

0,5

Mers intérieures, lacs, rivières

0,207

0,015

Humidité du sol

0,070

0,005

Eau dans les cellules vivantes

1100 km3

0,001

Humidité de l’air

13 km3

< 0,001

TOTAL

1400

100


La majeure partie de l’eau (97,5 %) est salée.

L’eau douce (0,8 %) est globalement abondante, mais mal répartie sur terre.



4. L’eau et la vie ou besoins en eau

L’eau, comme l’air, est un constituant fondamental de la biosphère, c’est un besoin essentiel de la vie.

97,4 % de l’eau mondiale sont salés, donc inutilisables directement par l’homme. Sur les 3 % restant, 72 % sont constitués de glace. L’eau douce liquide ne représente en fait que 0,8 % de l’eau mondiale.

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Une bonne partie de celle-ci se trouve dans les nappes aquifères dont le renouvellement est lent.

De plus, les ressources sont très inégalement réparties autour du globe, puisque 19 pays se partagent 60 % de l’ensemble des ressources naturelles en eau.
Les pays les plus dépourvus en disponibilité d’eau douce sont pour la plupart situés sur le tropique du cancer (comme l’Algérie, la Libye, l’Egypte, le Soudan, la Somalie, l’Ethiopie, l’Arabie, l’Iran, le Pakistan, l’Inde etc.).


 

Les ressources en eau :

Les besoins mondiaux en eau sont estimés à 5 % de l’ensemble des précipitations sur les continents soit 5 200 kilomètres cubes par an.

Les précipitations mondiales sont de 111 000 Km3 sur les continents et 385 000 km3 sur les océans.
Pour une pluviométrie moyenne en France de 0,8 mètre, la quantité totale d’eau de pluie est de 440 milliards de m3 par an (soit 440 km3) dont 61 % s’évaporent, 16 % alimentent nos cours d’eau (rivières, fleuves et lacs …), 23 % (100 milliards de m3) s’infiltrent dans le sol pour reconstituer nos réserves souterraines.
Les précipitations d’eau douce en France couvrent largement nos besoins évalués à 32 milliards de m3 (soit 32 km3), mais la répartition n’est pas uniforme d’où des phénomènes de sécheresse dans certaines régions.

Les prélèvements d’eau correspondent à la quantité d’eau prise dans le milieu naturel, tandis que la consommation évalue les quantités d’eau prélevées, mais non renvoyées dans la nature après usage.

 

 Prélèvements d’eau en France : 32 milliards de m3 (5 000 milliards dans le monde) :

  • pour l’énergie : (il faut 100 à 170 litres d’eau prélevée pour produire 1 kWh) : 59 %
  • pour l’eau potable domestique et collective (écoles, lavages des rues …) : 18 %
  • pour l’industrie : 12 %,
  • pour l’agriculture : 11 %.

Consommation d’eau en France :

  • agriculture : 68 % pour l’irrigation et l’élevage, en progression forte,
  • industrie : 5 % en diminution mais exigence de qualité plus élevée,
  • énergie : 3 %
  • etc.

Chez l’adulte, l’eau représente 60 % du poids corporel, mais 75 % chez le nourrisson. Pour maintenir notre équilibre hydrique nous devons compenser les 2,5 litres d’eau que nous perdons chaque jour par la respiration, transpirations et déjections. Nous devons absorber, sous forme de boissons, 1,5 litres d’eau par jour en plus de 1 litre d’eau quotidien apporté par les aliments. Ce besoin d’eau potable de boisson ne représente que moins de 1 % de la consommation d’eau domestique.

La consommation journalière moyenne de la planète est estimée à 140 litres par jour et par personne. Cette consommation journalière, s’élève pour un habitant de la région parisienne à 250 litres par jour et à seulement 30 litres d’eau par jour en moyenne au Mali.


Répartition des consommations domestiques d’eau « à la maison » en France :

  • bains et douches : 39 %
  • sanitaires : 20 % undefined
  • lavage du linge : 12 %
  • vaisselle : 10 %
  • lavage de la voiture, arrosage du jardin : 6 %
  • préparation de la nourriture : 6 %
  • domestiques divers : 6 %
  • boisson : 1 %.


Plus d’un quart de l’humanité est privé d’eau potable (dont 40 % des Africains, 20 % des Asiatiques, 15 % des habitants d’Amérique latine et Caraïbes, 12 % de l’Océanie, et 4 % en Europe) et affectée plus généralement par le manque d’eau, en particulier en Afrique du Nord, au Moyen Orient et en Afrique Subsaharienne.

Pour l’usage domestique, la consommation quotidienne est d’environ 5 litres par habitant à Madagascar contre 250 aux Etats-Unis, Japon, Canada, Suisse.
2,3 milliards d’habitants sont privés de système d’assainissement de l’eau.
L’eau non potable véhicule de graves maladies dont les fièvres typhoïdes, le choléra et indirectement le paludisme.
L’inégalité Nord- Sud apparaît dans l’accès à l’eau qui constitue sans doute l’une des causes de l’inégalité des développements.

L’approvisionnement de l’humanité en eau est en danger pour le long terme. D’une part certaines nappes phréatiques s’épuisent et ne sont pas renouvelées (épuisement des nappes de la plaine de l’ouest des États-Unis ou de la nappe saharienne profonde de Libye). D’autre part, l’eau est polluée par l’industrie et l’agriculture intensive (nitrates, pesticides, phosphates, métaux etc.) et une irrigation intensive sur des sols mal drainés peut entraîner leur salinisation. En face d’éventuelles pénuries, la gestion de l’eau exacerbe des conflits dans certaines zones comme#10 entre : Israël/Palestine et Jordanie, Turquie/Syrie et Irak, Pakistan/Inde, Sénégal/Maurétanie, Egypte/Soudan etc.

Enfin, la gestion de l’eau des mégapoles pose des problèmes spécifiques aussi bien qu’en ce qui concerne l’alimentation en eau que les traitements des eaux usées et leurs rejets.


5. Traitement de l’eau et eau potable

 

5.1 - Epuration de l’eau

Les principales techniques d’épuration de l’eau pour la rendre « propre à la consommation humaine « doit répondre en France à 54 critères dont l’entrée en vigueur a été actualisée en décembre 2003.

Les Limites de qualité des eaux (normes) destinées à la consommation humaine sont données en annexe.

Les principaux traitements sont :

  • les procédés physiques (dégrillage, tamisage, décantation, filtration sur lit de sable, sur membranes ou sur charbon actif)
  • les procédés physico chimiques (coagulation, floculation après ajout d’un sel de fer ou d’aluminium)
  • les traitements chimiques (oxydation par chloration et ozonisation qui détruisent les matières organiques, les microorganismes, bactéries, virus etc.), emploi de résines échangeuses d’ions,
  • les procédés biologiques (des bactéries appropriées à l’effluent à traiter sont mises en contact avec l’eau afin d’éliminer certaines substances indésirables : matières organiques, nitrates...)
  • des procédés spécifiques tels que l’osmose inverse (désalinisation de l’eau salée sous pression et passage à travers une membrane semi perméable).


5.2. Dessalement de l’eau de mer :

Il est possible de produire de l’eau pure à partir de différents procédés.
L’osmose inverse est un système de purification de l’eau contenant des matières en solution par un système de filtration sous haute pression à travers une membrane semi perméable.
L’eau qui franchit la membrane est plus pure, de l’autre côté on obtient un plus petit volume d’eau plus concentrée.
Ce procédé est utilisé, en autres, pour le dessalement de l’eau de mer.
Il consomme moins d’énergie (0,5 kWh par m3) que d’autres procédés tels que la distillation multiples effets (15 kWh /m3), la distillation sous pression réduite (2 kWh/m3). Ces procédés évoluent rapidement afin de les rendre plus économiques par exemple la R&D du CEA étudie des nouveaux polymères pour l’obtention de membranes plus performantes.

Ce procédé est mis en œuvre en particulier en Arabie Saoudite, aux Canaries etc.

 

5.3. Le phénomène d’eutrophisation

L’excès de matières organiques conduit au phénomène d’eutrophisation qui est une croissance rapide de certaines algues dont l’accumulation prive la mer, la rivière ou le lac de lumière, consomme la majeure partie de l’oxygène dissous dans l’eau et est parfois toxique. En profondeur, la flore privée de lumière se décompose en présence de certaines bactéries anaérobies.

Privés d’oxygène, les poissons, les crustacés et autres organismes disparaissent.

Il est alors nécessaire d’oxygéner l’eau par injection d’air directement en profondeur (par exemple dans le lac d’Annecy et de Nantua).

 

6. Les polluants de l’eau

Les principaux polluants de l’eau sont :

  • les produits organiques de synthèse en particulier les phytosanitaires (souvent appelés pesticides) leur présence complique les processus de production d’eau potable,
  • les produits organiques fermentescibles (déjections animales et humaines, graisses … qui contribuent à l’appauvrissement en oxygène des milieux aquatiques),
  • des substances minérales (les nitrates, les nitrites, les chlorures, les sulfates, les cyanures) d’origine agricole ou domestique,
  • des métaux (en particulier le cadmium, le plomb, le mercure, l’aluminium etc…) dommageables pour leur toxicité,
  • des métalloïdes : arsenic (toxicité)
  • les hydrocarbures et autres substances chimiques,
  • les agents pathogènes (bactéries, toxines …), les parasites (exemple bilharziouse).

Ils font l'objet d'un document séparé, complété dans certains cas par des fiches spécifiques


7. Dispositions réglementaires

La politique de l’eau est issue de la Directive Européenne du 21 mai 1991, dont les principes sont intégrés en France dans la loi sur l’eau du 3 janvier 1992, puis la Directive Européenne DCE du 22 décembre 2000 transposée en droit français par la loi du 21 avril 2004.



8. Programme de réduction de la pollution de l’eau

Un programme de réduction des polluants de l’eau est précisé dans les fiches spécifiques de ces polluants.



9. Préconisation et conclusion

Comme dans d’autres domaines (ex. l’Energie), la nécessité d’une gestion raisonnée des ressources en eau, assurera une économie de la consommation et l’élimination maximum et la récupération des déchets (ici, ceux résultant de la dépollution).

L’agriculture et l’industrie doivent être respectueuses de l’eau. De telles ambitions ne sont toutefois pas sans espoir si on observe les exemples passés : réhabilitation de la Tamise, de la Seine et du Rhin, mais cela a naturellement un coût qu’il faut prendre en compte.



10. Références bibliographiques

  • Loi sur l’eau du 3 janvier 1992
  • Directive cadre européenne du 23 octobre 2000
  • Loi sur l’eau en projet à l’Assemblée nationale en juin 2005