L’énergie osmotique, un atout pour la planète ?

Une expé­rience pilote menée dans le del­ta du Rhône qui exploite « l’éner­gie osmo­tique » est la pre­mière démons­tra­tion d’une forme de pro­duc­tion d’élec­tri­ci­té renou­ve­lable et non inter­mit­tente. Elle pour­rait être déci­sive pour la tran­si­tion éner­gé­tique, selon ses déve­lop­peurs Bru­no Mot­tet et Lydé­ric Boc­quet, qui tra­vaillent sur ce pro­jet depuis plus de dix ans.

L’éner­gie osmo­tique repose sur le phé­no­mène de l’os­mose, décou­vert au XVIIIe siècle par le phy­si­cien fran­çais Jean Antoine Nol­let. Le prin­cipe est le sui­vant : lors­qu’un corps d’eau douce est mis en contact avec de l’eau salée et sépa­ré par une fine mem­brane per­méable uni­que­ment aux molé­cules d’eau, la pres­sion osmo­tique pro­duite lorsque l’eau douce passe dans l’eau salée peut être exploi­tée pour pro­duire de l’élec­tri­ci­té. La mem­brane est géné­ra­le­ment consti­tuée de polymères.

La dif­fé­rence entre les concen­tra­tions en ions de sodium (Na⁺) et de chlore (Cl^-) dans l’eau salée et dans l’eau douce crée une éner­gie chi­mique appe­lée « éner­gie libre de Gibbs » lorsque les deux types d’eau se mélangent. Ce poten­tiel est lié à la deuxième loi de la ther­mo­dy­na­mique et exprime l’en­tro­pie géné­rée lors de ce pro­ces­sus. Par exemple, pour 2 m³ d’eau douce mélan­gée à 2 m³ d’eau de mer avec une concen­tra­tion en sel de 30 g/L à 30 °C, cette éner­gie repré­sente 1 kWh¹.

Ces gra­dients de sali­ni­té se pro­duisent natu­rel­le­ment dans les estuaires et les del­tas où les fleuves se jettent dans la mer. L’élec­tri­ci­té issue de l’éner­gie osmo­tique peut être pro­duite 24 heures sur 24, quelles que soient les condi­tions météo­ro­lo­giques, contrai­re­ment à d’autres formes d’éner­gie renou­ve­lable, telles que l’éner­gie solaire ou éolienne. En effet, elle repose sur le flux natu­rel constant d’eau douce pro­ve­nant des fleuves et se diri­geant vers les mers salées. Et ce n’est pas tout : la construc­tion de cen­trales osmo­tiques est moins com­plexe que celle d’autres infra­struc­tures hydrau­liques telles que les bar­rages hydro­élec­triques ou les cen­trales marémotrices.

Dans l’ensemble, il s’a­git d’une source d’éner­gie renou­ve­lable qui n’a qu’un faible impact sur l’é­qui­libre natu­rel de l’en­vi­ron­ne­ment et qui ne repré­sente pas de dan­ger pour les popu­la­tions locales. En effet, toute l’eau douce et l’eau salée uti­li­sée par une cen­trale osmo­tique sont res­ti­tuées à l’es­tuaire sous forme d’eau de sali­ni­té inter­mé­diaire, équi­va­lente à la pro­por­tion d’eau de rivière et d’eau de mer qu’on trouve dans la nature.

Le Japon a été le pre­mier pays à expé­ri­men­ter ce type de tech­no­lo­gie en 2009 avec son pro­to­type de cen­trale élec­trique à Fukuo­ka. Il a été sui­vi quelques années plus tard par la cen­trale expé­ri­men­tale de Hurum en Nor­vège, puis par les Pays-Bas avec leur cen­trale sur la digue Afsluit­dijk. Ces expé­riences pilotes ont per­mis de pro­duire entre 4 et 50 kW d’élec­tri­ci­té, ce qui suf­fit à cou­vrir les besoins éner­gé­tiques d’un bâti­ment type.

Cette tech­no­lo­gie a fait un grand pas en avant à la fin de l’an­née 2023 lorsque la start-up fran­çaise Sweetch Ener­gy², cofon­dée en 2015 par Bru­no Mot­tet et Lydé­ric Boc­quet, et la Com­pa­gnie Natio­nale du Rhône (CNR) ont mis en ser­vice une nou­velle cen­trale osmo­tique capable de pro­duire 4 TWh par an. Elle est près de 20 fois plus effi­cace que les cen­trales osmo­tiques précédentes.

La pro­duc­tion d’élec­tri­ci­té pour­rait être com­prise entre 2 000 et 3 000 TWh, soit envi­ron 15 % des besoins mon­diaux en électricité.

Sweetch Ener­gy a déve­lop­pé la tech­no­lo­gie INOD (Ionic Nano Osmo­tic Dif­fu­sion), désor­mais bre­ve­tée. Le com­po­sant prin­ci­pal de l’I­NOD est un maté­riau bio­sour­cé et éco­no­mique fabri­qué à par­tir de nano­tubes. L’en­tre­prise a col­la­bo­ré avec le CNR pour construire l’u­sine Osmo­Rhône, qui a été mise en ser­vice à la fin de l’an­née der­nière. Cette ins­tal­la­tion est située au confluent du Rhône et de la mer Médi­ter­ra­née, qui est une mer par­ti­cu­liè­re­ment salée. Les cher­cheurs ont choi­si le Rhône car il offre le plus fort poten­tiel d’élec­tri­ci­té osmo­tique en France, esti­mé à envi­ron un tiers de la pro­duc­tion totale d’éner­gie hydrau­lique sur le Rhône (13 TWh)³.

La phase ini­tiale des opé­ra­tions se concentre sur la pro­duc­tion de quelques dizaines de kilo­watts d’élec­tri­ci­té, avec pour objec­tif d’aug­men­ter cette pro­duc­tion pro­gres­si­ve­ment au cours des pro­chaines années. À long terme, Osmo­Rhône espère pro­duire 500 méga­watts⁴ d’élec­tri­ci­té, soit suf­fi­sam­ment d’éner­gie pour ali­men­ter plus de 1,5 mil­lion de foyers, ce qui équi­vaut à la popu­la­tion de Mar­seille, la deuxième ville de France en termes d’habitants.

Selon les experts, l’éner­gie osmo­tique pour­rait à terme pro­duire entre 2 000 et 3 000 TWh⁵ par an, cou­vrant ain­si envi­ron 15 % des besoins mon­diaux en élec­tri­ci­té. Cela per­met­trait notam­ment d’é­vi­ter l’é­mis­sion d’en­vi­ron 4 Gt de CO₂ par an.

Dans un contexte où il est urgent de lut­ter contre le réchauf­fe­ment cli­ma­tique et alors que la France réflé­chit aux meilleures stra­té­gies pour assu­rer sa sou­ve­rai­ne­té éner­gé­tique, le déve­lop­pe­ment d’une indus­trie de l’éner­gie osmo­tique à l’é­chelle fran­çaise, voire euro­péenne, pour­rait être l’op­por­tu­ni­té que nous atten­dons, selon Lydé­ric Boc­quet. En effet, elle pour­rait com­men­cer à avoir un impact signi­fi­ca­tif sur le pay­sage éner­gé­tique mon­dial dès 2030.

Isabelle Dumé