Quelles sont les particules à éliminer et leurs tailles et quelles sont les capacités limites de filtration physiques des différents procédés utilisés ?
Quelles particules à éliminer et leurs tailles :
| Particules | Taille (μm) |
| Bactéries | 0,5 à 1 000 |
| Algues | 1 à 200 |
| Virus | 0,01 à 0,1 |
| Fer ou aluminium | 0,1 à 1 000 |
| Calcium | 0,1 à 50 |
| Huile | 10 à 100 |
Quelles sont les capacités limites de filtration physiques des différents procédés utilisés :
| Types de filtres | Taille des pores (μm) | Particules retenues (μm) |
| Sédiment | 1 | |
| Céramique | 0,5 à 0,2 | 0,2 |
| Charbon actif en bloc | 0,1 à 3 | |
| Membranes de microfiltration | 0,2 | 0,1 à 1,5 |
| Membranes d’ultra filtration | 0,0025 à 0,1 | 0,005 à 0,1 |
| Membranes de nano filtration | 0,001 | 0,001 à 0,005 |
| Membranes d’osmose inverse | 0,0001 | 0,0001 à 0,005 |
Les solutions proposées aujourd’hui sur le marché sont des combinaisons de ces différentes techniques. C’est pourquoi il est important de connaître les possibilités et les limites de chacune d’entre elles.
- La filtration par charbon actif en granulés ou en poudre :
Le terme charbon actif décrit une famille de produits adsorbants fabriqués à partir de tout matériau contenant du carbone.
Nous parlons ici d’adsorption et non d’absorption. En chimie, l’adsorption est un phénomène de surface par lequel des atomes, des ions ou des molécules se fixent sur une surface solide depuis une phase gazeuse, liquide ou une solution solide. L’adsorption est la capacité que le charbon possède à retenir des molécules venant s’agglomérer à sa surface.
La porosité du charbon permet de retenir par adsorption certaines substances présentes dans l’eau. La taille des grains de charbon conditionne la vitesse d’adsorption : plus le grain est petit, plus le transfert vers le centre est rapide. Aussi, la très grande surface interne du charbon en fait le matériau le plus adsorbant. Enfin, l’ajout éventuel, avant l’activation, de sels comme le cuivre, le zinc, le phosphate, le silicate, détermine les qualités adsorbantes du produit.
Les polluants ont une probabilité plus ou moins forte d’être adsorbés et donc arrêtés par le charbon actif.
L’effet du charbon actif sur l’eau est donc conditionné par le type de composé à supprimer :
- Il a une affinité avec les composés ayant un poids moléculaire élevé et une faible solubilité. En effet, étant une matière non polaire, il a peu d’affinités pour les éléments polarisés, c’est-à-dire solubles dans l’eau.
- La concentration du composé à supprimer : plus la concentration est élevée, plus la consommation de charbon est grande.
- La présence d’autres composés organiques, qui vont être en concurrence avec les sites d’adsorption disponibles, et le pH du flot d’eau sont également importants.
Quelles sont les particules les mieux filtrées :
- Le charbon actif retient très bien les agents chlorés (chloroforme, trichloréthylène) et les haloformes, les trihalométhanes.
- 80% des métaux lourds
- 50% du calcium
- et plus de 140 produits chimiques.
Quelles particules peu ou pas filtrées :
- Les pesticides, il faut distinguer :
- Les pesticides solubles dans l’eau (comme le glyphosate) et les pesticides non solubles dans l’eau (comme l’atrazine). Les premiers ne seront pas filtrés par le charbon et les seconds en partie. Les premiers sont par ailleurs très difficiles à filtrer même par osmose inverse (voir § glyphosate).
- Pour certains produits chimiques comme l’urée, l’acétone ou le chlorure de méthylène, ou les bactéries, le charbon ne sera pas efficace.
- En ce qui concerne les résidus médicamenteux, a priori le charbon actif, tel qu’il est utilisé habituellement, c’est-à-dire en granulés ou en poudre, n’a pas la capacité de retenir les médicaments.
- La filtration par charbon actif en bloc :
Les technologies de charbon actif en bloc seront plus performantes, elles peuvent atteindre une filtration jusqu’à 0.003 microns. A l’heure actuelle, la seule marque maitrisant bien cette technologie est Carbonit.
Le charbon actif en bloc n’est plus en poudre mais est aggloméré par compression, ce qui forme une microstructure très dense. Il est plus efficace que le charbon actif en poudre. C’est un système de filtration qui élimine les particules entre 0,1 et 3 µm, certaines bactéries, les champignons, le chlore, le cuivre, certains pesticides et herbicides et certains virus comme les coliformes, les streptocoques et la polio.
En résumé, le filtre de charbon actif, même en bloc n’élimine pas tout. Il constitue même un milieu favorable au développement des bactéries, la température et l’hygrométrie s’y prêtant parfaitement. La taille des bactéries ne leur permettant pas de pénétrer à l’intérieur du charbon, elles se développent en surface et forment un biofilm.
- Les filtres à sédiment :
La taille des bactéries étant comprise entre 0.5 et 1000 µm, une partie de celles-ci ne sont pas retenues par les filtres à sédiment, dont les plus performants ne descendent pas en dessous du micron. Ils doivent donc être associés à d’autres techniques de filtration.
- La filtration par céramique
Ce sont des blocs de matière minérale microporeuse dont la taille des pores est comprise entre 0,5 et 0,2 microns. Il présente l’avantage d’être lavable et a donc une durée de vie plus longue. Ce système permet de filtrer les bactéries, mais ne convient pas pour les métaux lourds, le chlore et les pesticides. C’est pourquoi il est très souvent associé à un filtre à charbon actif.
Mais l’inconvénient non négligeable est que les quantités de métaux relargués dans l’eau et les effets sur la santé sont mal connus.
- Quelle filtration sûre alors ?
La filtration fine reste donc indispensable. Il s’agit ici de l’osmose inverse de bonne qualité, car la qualité indispensable à une bonne filtration n’est pas la même pour toutes les membranes. Il faut donc préférer une membrane puissante permettant une pression de contact importante déterminant la valeur de retenue des éléments filtrés.
La technique de l’osmose inverse et ses lois a été découverte par le physicien français René Dutrochet, dans les années 1827 à 1832. Ce procédé physique et c’est le seul, permet de séparer les éléments dissous dans un liquide.
Ce procédé est naturel et il ne stocke pas les contaminants. Notre organisme utilise la technique d’osmose naturelle. C’est actuellement une des manières les plus efficaces de purifier l’eau sans utilisation ou ajout de produits chimiques et sans aucune pollution supplémentaire. Ce procédé consiste donc à presser l’eau du réseau à travers une membrane d’osmose inverse semi-perméable qui ne laissera passer que les molécules d’eau, quelques oligo-éléments et quelques minéraux. Cette eau sera donc à sa sortie très peu minéralisée.
Une membrane puissante qui fait bien son travail retient 99% des éléments, elle a une durée de vie en général de 5 à 7 ans. Les appareils bon marché sont équipés d’une membrane n’ayant un pouvoir filtrant que de 90 % ; elles sont par ailleurs peu résistantes et ont une durée de vie de trois ans au maximum.
La capacité de la membrane d’osmose est un des paramètres les plus importants pour une bonne filtration.
La plupart des membranes vendues sur le marché ont une capacité de 50 GPD (Gallon per day) soit 1.5 bars, mesure du débit. C’est insuffisant pour un traitement optimal de l’eau.
La pression osmotique doit être élevée pour permettre vraiment un nettoyage efficace.
Nous retenons 300 GDP = Pression 9,5 bars!
Une pression osmotique élevée permet également d’avoir des rejets moins importants.
