Il s'agit d'une étude de cas très spécifique et précieuse. En raison de son climat extrêmement aride et de son importante industrie pétrolière, l'Arabie saoudite est confrontée à des défis uniques et à des exigences exceptionnellement élevées en matière de gestion des ressources en eau, notamment en ce qui concerne la surveillance de la pollution des eaux par les hydrocarbures.
Ce qui suit détaille le cas de l'utilisation par l'Arabie saoudite de capteurs d'huile dans l'eau pour la surveillance de la gouvernance de l'eau, notamment son contexte, ses applications technologiques, des cas spécifiques, les défis rencontrés et les orientations futures.
1. Contexte et demande : Pourquoi la surveillance des hydrocarbures dans l'eau est-elle essentielle en Arabie saoudite ?
- Pénurie d'eau extrême : l'Arabie saoudite est l'un des pays les plus touchés par la pénurie d'eau au monde, dépendant principalement du dessalement de l'eau de mer et des eaux souterraines non renouvelables. Toute forme de pollution de l'eau, notamment par les hydrocarbures, peut avoir des conséquences catastrophiques sur cette ressource déjà fortement sollicitée.
- Industrie pétrolière massive : L’Arabie saoudite, l’un des plus grands producteurs et exportateurs de pétrole au monde, déploie des activités considérables d’extraction, de transport, de raffinage et d’exportation, notamment dans la province orientale et le long de la côte du golfe Persique. Ceci engendre un risque très élevé de déversements de pétrole brut et de produits pétroliers.
- Protection des infrastructures critiques :
- Usines de dessalement d'eau de mer : L'Arabie saoudite est le premier producteur mondial d'eau dessalée. Si les prises d'eau de mer sont recouvertes d'une nappe de pétrole, celle-ci peut obstruer et contaminer gravement les membranes de filtration et les échangeurs de chaleur, entraînant l'arrêt complet de l'usine et une crise de l'eau.
- Systèmes de refroidissement des centrales électriques : De nombreuses centrales électriques utilisent l’eau de mer pour leur refroidissement. La pollution par les hydrocarbures peut endommager les équipements et perturber l’alimentation électrique.
- Réglementation environnementale et exigences de conformité : Le gouvernement saoudien, et plus particulièrement le ministère de l’Environnement, de l’Eau et de l’Agriculture et l’Organisation saoudienne des normes, de la métrologie et de la qualité, a établi des normes strictes de qualité de l’eau qui exigent une surveillance continue des eaux usées industrielles, des effluents et des masses d’eau environnementales.
2. Application technologique des capteurs huile-dans-eau
Dans l'environnement extrême de l'Arabie saoudite (températures et salinité élevées, tempêtes de sable), les méthodes traditionnelles d'échantillonnage manuel et d'analyse en laboratoire sont insuffisantes et ne permettent pas d'assurer une alerte précoce en temps réel. C'est pourquoi les capteurs de pollution à l'huile en ligne sont devenus une technologie essentielle pour la gestion et la surveillance de l'eau.
Types de technologies courantes :
- Capteurs de fluorescence UV :
- Principe : Un échantillon d’eau est irradié par un rayonnement ultraviolet d’une longueur d’onde spécifique. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques et autres composés présents dans l’huile absorbent l’énergie et émettent une fluorescence. La concentration en huile est estimée par la mesure de l’intensité de cette fluorescence.
- Candidature en Arabie saoudite :
- Surveillance des plateformes pétrolières offshore et des pipelines sous-marins : utilisée pour la détection précoce des fuites et la surveillance de la dispersion des déversements d’hydrocarbures.
- Surveillance des eaux portuaires et maritimes : surveillance des rejets d'eaux de ballast ou des fuites de carburant des navires.
- Surveillance des rejets d'eaux pluviales : surveillance de la contamination des eaux de ruissellement urbaines par les hydrocarbures.
- Capteurs photométriques infrarouges (IR) :
- Principe : Un solvant extrait l’huile de l’échantillon d’eau. On mesure ensuite l’absorption à une bande infrarouge spécifique, qui correspond à l’absorption par vibration des liaisons CH de l’huile.
- Candidature en Arabie saoudite :
- Points de rejet des eaux usées industrielles : Il s’agit d’une méthode standard reconnue internationalement pour le contrôle de la conformité et la facturation des effluents, avec des données juridiquement défendables.
- Surveillance des flux entrants et sortants des stations d'épuration : garantir que la qualité de l'eau traitée respecte les normes.
3. Cas d'application spécifiques
Cas 1 : Réseau de surveillance des eaux usées industrielles dans la ville industrielle de Jubail
- Situation géographique : La ville industrielle de Jubail est l'un des plus grands complexes industriels pétrochimiques au monde.
- Enjeu : Des centaines d’entreprises pétrochimiques rejettent leurs eaux usées traitées dans un réseau commun ou en mer. Il est crucial de veiller à ce que chaque entreprise respecte les limites réglementaires.
- Solution:
- Installation d'analyseurs photométriques infrarouges en ligne d'huile dans l'eau aux points de rejet des effluents des principales usines.
- Des capteurs surveillent la concentration de pétrole en temps réel, et les données sont transmises sans fil via un système SCADA au centre de surveillance environnementale de la Commission royale pour Jubail et Yanbu.
- Résultats :
- Alarme en temps réel : des alertes immédiates sont déclenchées si la concentration d'hydrocarbures dépasse les limites autorisées, permettant aux autorités environnementales de réagir rapidement, de remonter à la source et de prendre des mesures.
- Gestion fondée sur les données : les enregistrements de données à long terme fournissent une base scientifique pour la gestion environnementale et l’élaboration des politiques.
- Effet dissuasif : Incite les entreprises à entretenir proactivement leurs installations de traitement des eaux usées afin d’éviter les infractions.
Cas n° 2 : Protection de la prise d’eau de la grande usine de dessalement d’eau de mer de Rabigh
- Situation géographique : L'usine de dessalement de Rabigh, située sur la côte de la mer Rouge, alimente en eau des villes importantes comme Djeddah.
- Problème : L’usine se situe à proximité de voies maritimes, ce qui engendre un risque de marées noires. Une fuite de pétrole au niveau de la prise d’eau causerait des centaines de millions de dollars de dégâts matériels et perturberait l’approvisionnement en eau de la ville.
- Solution:
- Création d’une « barrière de capteurs » autour de la prise d’eau de mer par l’installation de moniteurs de film d’huile à fluorescence UV.
- Des capteurs sont immergés directement dans la mer et surveillent en continu la concentration de pétrole à une profondeur spécifique sous la surface.
- Résultats :
- Alerte précoce : Fournit un délai d'alerte critique (de quelques minutes à plusieurs heures) avant qu'une nappe de pétrole n'atteigne la prise d'eau, permettant à l'usine de déclencher des interventions d'urgence.
- Sécurisation de l'approvisionnement en eau : constitue un élément technologique essentiel à la protection des infrastructures critiques nationales.
Cas 3 : Surveillance des eaux pluviales dans le cadre de l'initiative « ville intelligente » de Riyad
- Lieu : La capitale, Riyad.
- Problème : Les eaux de ruissellement urbaines peuvent transporter de l'huile et de la graisse provenant des routes, des parkings et des ateliers de réparation, polluant ainsi les cours d'eau récepteurs.
- Solution:
- Dans le cadre du réseau de surveillance hydrologique des villes intelligentes, des sondes de qualité de l'eau multiparamètres intégrant des capteurs d'huile à fluorescence UV sont installées à des nœuds clés du réseau de drainage des eaux pluviales.
- Les données sont intégrées à la plateforme de gestion de la ville.
- Résultats :
- Recherche des sources de pollution : Permet de localiser les déversements illégaux d'hydrocarbures dans les égouts.
- Gestion des bassins versants : évalue l’état de la pollution diffuse, orientant la planification et la gestion urbaines.
4. Défis et orientations futures
Malgré des avancées significatives, l'application des capteurs huile-dans-eau en Arabie saoudite se heurte à des défis :
- Adaptabilité environnementale : les températures élevées, la salinité élevée et l’encrassement biologique peuvent affecter la précision et la stabilité du capteur, nécessitant un étalonnage et un entretien fréquents.
- Précision des données : Différents types d’huile produisent différents signaux. Les mesures des capteurs peuvent être perturbées par d’autres substances présentes dans l’eau, ce qui nécessite des algorithmes intelligents pour la compensation et l’identification des données.
- Coûts opérationnels : La mise en place d'un réseau de surveillance national nécessite un investissement initial important et un soutien opérationnel continu.
Orientations futures :
- Intégration avec l'IoT et l'IA : les capteurs serviront de nœuds IoT, les données étant transférées vers le cloud. Des algorithmes d'IA seront utilisés pour la prédiction des tendances, la détection des anomalies et le diagnostic des pannes, permettant ainsi une maintenance prédictive.
- Surveillance mobile par drones/navires de surface sans équipage : Complémentaire aux points de surveillance fixes, cette surveillance permet des relevés flexibles et rapides de vastes zones maritimes et de réservoirs.
- Améliorations technologiques des capteurs : Développement de capteurs plus durables, précis et résistants aux interférences, ne nécessitant aucun réactif.
Conclusion
L'intégration par l'Arabie saoudite de capteurs de présence d'hydrocarbures dans l'eau à son système national de surveillance de la gestion de l'eau constitue un modèle de solution à ses défis environnementaux et économiques spécifiques. Grâce à une technologie de surveillance en ligne et en temps réel, l'Arabie saoudite a renforcé le contrôle environnemental de son industrie pétrolière, protégé efficacement ses précieuses ressources en eau et ses infrastructures critiques, et jeté les bases techniques nécessaires à la réalisation des objectifs de développement durable définis dans la Vision saoudienne 2030. Ce modèle offre des enseignements précieux aux autres pays et régions confrontés à des structures industrielles et à des pressions similaires sur leurs ressources en eau.
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Date de publication : 23 septembre 2025