Causes, effets et solutions à la pollution thermique

Lorsque quelqu’un pense à la pollution, l’idée de pollution thermique ne vient souvent pas à l’esprit. Les gens penseront d’abord à des choses comme les émissions de carbone, la pollution et les déchets personnels, ainsi qu’à une variété d’autres facteurs de changement.

Pourtant, la pollution thermique est un problème réel et persistant dans notre société moderne. En termes simples, on parle de pollution thermique lorsqu’une industrie ou une autre organisation humaine prélève de l’eau d’une source naturelle et la refroidit ou la réchauffe. Elle rejette ensuite cette eau dans la ressource naturelle, ce qui modifie les niveaux d’oxygène et peut avoir des effets désastreux sur les écosystèmes et les communautés locales.

La pollution thermique est définie comme une augmentation ou une diminution soudaine de la température d’une masse d’eau naturelle, qui peut être un océan, un lac, une rivière ou un étang, sous l’influence de l’homme. Cela se produit normalement lorsqu’une usine ou une installation prélève de l’eau dans une ressource naturelle et la remet à une température modifiée. Habituellement, ces installations l’utilisent comme méthode de refroidissement pour leurs machines ou pour aider à mieux produire leurs produits.

Les usines qui fabriquent différents produits ou les installations de traitement des eaux usées sont souvent les responsables de cet exode massif de la pollution thermique. Afin de contrôler et de maintenir correctement la pollution thermique, les humains et les gouvernements ont pris de nombreuses mesures pour gérer efficacement la façon dont les usines peuvent utiliser l’eau. Cependant, les effets persistent encore aujourd’hui.

Causes de la pollution thermique

1. L’eau comme agent de refroidissement dans les centrales électriques, les usines de fabrication et les installations industrielles

Les usines de production et de fabrication sont les plus grandes sources de pollution thermique. Ces usines puisent l’eau d’une source proche pour refroidir les machines, puis la rejettent à la source à des températures plus élevées. Lorsque l’eau chauffée retourne à la rivière ou à l’océan, la température de l’eau augmente fortement.

Différentes centrales électriques utilisent l’eau comme agent de refroidissement pour les machines trop chaudes. Ainsi, la température de l’eau utilisée pour refroidir les machines augmente et, comme elle est à une température élevée, les centrales électriques la renvoient dans les masses d’eau d’où elle provient.

Outre les centrales électriques, les raffineries de pétrole, les usines de pâte à papier et de papier, les usines chimiques, les aciéries et autres installations industrielles contribuent également beaucoup à la pollution thermique. Ces installations utilisent également de l’eau pour refroidir différentes machines, et les eaux usées à température élevée sont également déversées dans différents plans d’eau.

En outre, les usines de dessalement et les centrales nucléaires utilisent également beaucoup d’eau pour le refroidissement des machines et rejettent beaucoup de déchets radioactifs dans différents plans d’eau. Les déchets de ces usines, qui s’accumulent facilement, provoquent également des changements de température dans les masses d’eau, ce qui entraîne une pollution thermique.

Lorsque les niveaux d’oxygène sont modifiés dans l’eau, cela peut également dégrader la qualité et la longévité de la vie de la faune qui vit sous l’eau. Ce processus peut également faire disparaître la végétation des cours d’eau, qui dépend en permanence de niveaux constants d’oxygène et de température.

En modifiant ces environnements naturels, les industries contribuent essentiellement à diminuer la qualité de vie de ces formes de vie marines, qui peuvent finalement détruire les habitats si elles ne sont pas contrôlées et si elles ne font pas attention à leurs pratiques.

2. L’érosion des sols

L’érosion des sols est un autre facteur important de pollution thermique. L’érosion constante du sol entraîne l’élévation des masses d’eau, ce qui les expose davantage à la lumière du soleil. Comme les masses d’eau sont plus exposées à la chaleur du soleil, leur température augmente.

Outre l’érosion générale du sol, une fois les berges érodées, la couverture végétale du cours d’eau peut disparaître, ce qui expose davantage l’eau au rayonnement thermique du soleil. Avec cela, l’augmentation de la température dans les masses d’eau est encore plus rapide.

La température élevée pourrait s’avérer fatale pour les biomes aquatiques, car elle peut donner lieu à des conditions anaérobies et à une augmentation de l’activité microbienne. En outre, l’augmentation de la température des masses d’eau pourrait tuer certaines espèces car elles ne peuvent pas survivre dans des masses d’eau chaudes.

3. Déforestation

Les arbres et les plantes empêchent la lumière du soleil de tomber directement sur les lacs, les étangs ou les rivières. Lorsque la déforestation a lieu, ces masses d’eau sont directement exposées à la lumière du soleil, absorbant ainsi plus de chaleur et augmentant leur température.

En plus de fournir de l’ombre à différents plans d’eau, les forêts et la couverture végétale sont également responsables de la réflexion et de l’absorption directe de la chaleur du soleil. Ainsi, il y aura moins de chaleur, ce qui empêchera la pollution thermique des différents plans d’eau situés à proximité des forêts.

La déforestation est également la principale cause de l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre, c’est-à-dire du réchauffement de la planète dans l’atmosphère. Avec des températures atmosphériques plus élevées, les masses d’eau accumulent également des températures plus élevées encore plus rapidement.

4. Ruissellement à partir de surfaces pavées

Le ruissellement urbain déversé dans les eaux de surface à partir de surfaces pavées comme les routes et les parkings peut rendre l’eau plus chaude. Pendant l’été, la chaussée devient très chaude, ce qui crée des eaux de ruissellement chaudes qui se retrouvent dans les réseaux d’égouts et les masses d’eau.

5. Causes naturelles

Les causes naturelles comme les volcans, les cheminées géothermiques et les sources chaudes sous les océans et les mers peuvent déclencher des laves chaudes qui augmentent la température des masses d’eau. La foudre peut également introduire une quantité massive de chaleur dans les océans. Cela signifie que la température globale de la source d’eau augmentera, ce qui aura des répercussions importantes sur l’environnement.

6. Les bassins de rétention

Les bassins de rétention peuvent être une autre source de choc thermique car les masses d’eau relativement petites et peu profondes peuvent absorber une grande quantité d’énergie thermique du soleil.

Lorsque cette eau est pompée directement dans une rivière, un lac ou une baie, elle provoque une augmentation significative de la température. C’est un peu comme verser un pichet d’eau chaude dans une baignoire remplie d’eau qui fait sauter l’eau de quelques degrés Fahrenheit.

7. Les eaux usées domestiques

Les eaux usées domestiques sont souvent déversées dans les rivières, les lacs, les canaux ou les ruisseaux sans être traitées. La température des eaux usées municipales est normalement plus élevée que celle des eaux réceptrices.

Avec l’augmentation de la température de l’eau réceptrice, l’oxygène dissous (DO) diminue, et la demande en oxygène augmente, provoquant des conditions anaérobies.

8. Production d’énergie thermoélectrique

Les centrales thermoélectriques sont généralement construites à proximité de plans d’eau afin de disposer d’un approvisionnement régulier en eau nécessaire à leur production. L’eau utilisée par les centrales est convertie en vapeur afin d’actionner des turbines pour la production d’électricité.

L’eau qui ne s’est pas évaporée lors de la conversion est renvoyée dans le plan d’eau où elle a été recueillie. Ceci étant dit, les eaux usées restantes absorbent beaucoup de chaleur, et comme elles sont renvoyées dans la même masse d’eau, cela provoque une pollution thermique.

Avec le changement soudain de la température des masses d’eau où les eaux usées sont déversées, les organismes sont perturbés et affectés, causant d’autres dilemmes aquatiques qui nécessitent des solutions à long terme.

9. La production d’énergie hydroélectrique

Comme on le sait, l’énergie hydroélectrique est exploitée en utilisant un barrage ou une structure de dérivation pour modifier le débit naturel d’une rivière ou d’un plan d’eau. L’énergie cinétique provenant du mouvement constant de l’eau qui coule est convertie en électricité grâce à des turbines et des générateurs.

Même si l’énergie hydroélectrique est une source d’énergie renouvelable, elle présente certains inconvénients, dont celui de provoquer une pollution thermique. La rotation des turbines chauffées à la vapeur augmente la température de l’eau lorsqu’elles se déplacent continuellement dans le cours d’eau. Il en résulte une pollution thermique.

Effets de la pollution thermique

Parmi les scientifiques et les universitaires reconnus, il y a généralement deux écoles de pensée en ce qui concerne les effets de la pollution thermique. Certains penchent du côté des effets négatifs de cette pollution sur les écosystèmes marins et de la façon dont elle nuit aux pratiques environnementales positives.

Cependant, d’autres penchent pour l’idée que sans ces industries, certaines des parties les plus fondamentales de la vie humaine seraient complètement obsolètes.

Les eaux usées ne pourraient pas être entretenues correctement, nous n’aurions pas d’industries capables de produire les biens dont nous avons besoin, et ainsi de suite. Cependant, les effets de la pollution thermique sur les écosystèmes l’emportent largement sur les avantages que les industries tirent de leur participation à cet acte.

1. Diminution des niveaux d’OD (oxygène dissous)

La température chaude réduit les niveaux d’OD (oxygène dissous) dans l’eau. L’eau chaude contient relativement moins d’oxygène que l’eau froide, car elle en est incapable. La diminution de l’OD peut créer une suffocation pour les plantes et les animaux tels que les poissons, les amphibiens et les copépodes, ce qui peut donner lieu à des conditions anaérobies.

L’eau plus chaude permet aux algues de se développer à la surface de l’eau, et à long terme, la croissance des algues peut faire baisser les niveaux d’oxygène dans l’eau.

2. Augmentation des toxines

Le flux constant de rejets à haute température provenant des industries entraîne une augmentation considérable des toxines qui sont régurgitées dans la masse d’eau naturelle. Ces toxines peuvent contenir des produits chimiques ou des radiations qui peuvent avoir un impact sévère sur l’écologie locale et la rendre sensible à diverses maladies.

3. Perte de la biodiversité

Une diminution de l’activité biologique dans l’eau peut entraîner une perte significative de la biodiversité. Les changements dans l’environnement peuvent amener certaines espèces d’organismes à déplacer leur base vers un autre endroit, tandis qu’un nombre important d’espèces peuvent se déplacer en raison du réchauffement des eaux.

Les organismes qui peuvent s’adapter facilement peuvent avoir un avantage sur les organismes qui ne sont pas habitués aux températures plus élevées.

4. Impact écologique

Un choc thermique soudain peut entraîner la mort massive de poissons, d’insectes, de plantes ou d’amphibiens. Une eau plus chaude peut s’avérer favorable pour certaines espèces, alors qu’elle peut être mortelle pour d’autres. Les petites températures de l’eau augmentent le niveau d’activité, tandis que les températures plus élevées le diminuent.

De nombreuses espèces aquatiques sont sensibles à de petits changements de température, comme un degré Celsius, qui peuvent entraîner des modifications importantes du métabolisme de l’organisme et d’autres effets néfastes sur la biologie cellulaire.

5. Affectation des systèmes de reproduction

Un arrêt significatif de la reproduction de la faune marine (bien que cela puisse être vrai, la reproduction peut toujours avoir lieu entre les poissons – mais la probabilité de défauts chez les nouveau-nés est significativement plus élevée) peut se produire en raison de l’augmentation des températures, car la reproduction peut avoir lieu dans une certaine gamme de températures. Les températures excessives peuvent provoquer la libération d’œufs immatures ou empêcher le développement normal de certains œufs.

6. Augmentation du taux métabolique

La pollution thermique augmente le taux métabolique des organismes en raison de l’augmentation de l’activité enzymatique, ce qui amène les organismes à consommer plus de nourriture que ce qui serait normalement nécessaire si leur environnement n’était pas modifié. Elle perturbe la stabilité de la chaîne alimentaire et modifie l’équilibre de la composition des espèces.

7. Migration

L’eau chaude peut également pousser certaines espèces d’organismes à migrer vers un environnement adapté qui répondrait à leurs besoins de survie. Cela peut entraîner une perte pour les espèces qui en dépendent pour leur alimentation quotidienne, car leur chaîne alimentaire est interrompue.

Solutions à la pollution thermique

Des solutions à la pollution thermique sont nécessaires en raison de ses effets néfastes sur l’écosystème aquatique à l’avenir. Un certain nombre de méthodes ont été suggérées et développées pour convertir les effluents thermiques des centrales électriques en ressources de chaleur utiles afin de maximiser les bénéfices. Les solutions aux rejets thermiques dans les masses d’eau sont les suivantes :

1. Bassins de refroidissement

Les bassins ou réservoirs de refroidissement sont les méthodes les plus simples pour contrôler les rejets thermiques. Dans les bassins de refroidissement, les effluents chauffés à la surface de l’eau maximisent la dissipation de la chaleur dans l’atmosphère et minimisent la surface et le volume de l’eau.

C’est la méthode la plus simple et la moins chère qui permet de refroidir l’eau à une température considérablement basse. Cependant, cette méthode seule est moins souhaitable et inefficace en termes de contact air-eau.

2. Tours de refroidissement

Après avoir utilisé l’eau des sources d’eau à des fins de refroidissement, elle est ensuite renvoyée dans le plan d’eau après être passée par le condenseur, ce que l’on appelle le processus de refroidissement.

Les tours de refroidissement sont donc conçues pour contrôler la température de l’eau afin de rendre le processus de refroidissement plus efficace. Les tours de refroidissement sont principalement utilisées pour dissiper la chaleur résiduelle récupérée afin d’éliminer les problèmes de pollution thermique.

3. Lac artificiel

Les lacs artificiels sont des plans d’eau artificiels qui offrent une alternative possible. Les effluents chauffés peuvent être déversés dans le lac à une extrémité, et l’eau peut être prélevée à l’autre extrémité à des fins de refroidissement. La chaleur est finalement dissipée par évaporation. Cependant, ces lacs doivent être rajeunis en permanence.

4. Le recyclage de l’eau

L’eau traitée industriellement peut être recyclée pour l’usage domestique ou le chauffage industriel afin d’atténuer le problème de la pollution thermique.

5. Autres applications

Les rejets thermiques (chaleur rejetée) des centrales électriques peuvent être utilisés à d’autres fins, comme :

• Le chauffage industriel et des locaux.
• Des applications biologiques telles que le réchauffement du sol.
• La pisciculture, les abris pour le bétail et le chauffage des serres.

La plupart de ces applications physiques potentielles sont applicables dans des régions ou des lieux plus froids.

Par-dessus tout, la chose la plus importante à considérer est que les effets de la pollution thermique l’emportent largement sur le besoin humain. Les usines et les industries ont pu trouver des moyens efficaces de contourner la pollution thermique, mais beaucoup d’entre elles ne le font pas parce qu’il est tout simplement plus facile de travailler à partir du modèle traditionnel. Si nous voulons promouvoir l’environnement florissant qui entoure la biologie marine, l’attitude à l’égard de la pollution thermique doit prendre un tournant radical.

En étant conscient des causes et des effets, vous pouvez avoir un impact significatif sur la façon dont ces usines choisissent de fonctionner, et vous pouvez choisir de faire le changement.