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DOSSIERS
 
Jean-Marie COMBEL
Le 08/07/2009
Mot-clé : eau
Pour ce consultant indépendant en qualité de l’eau, spécialiste des filtres, la filtration domicile est incontournable pour garantir l’absence de toute substance polluante. Il recommande le type de filtres le plus sophistiqué : à osmose inverse.
 
Synthèse de l’ interview de Jean-Marie COMBEL

Compte tenu de la qualité actuelle de l’eau potable, selon M. Jean-Marie Combel, consultant indépendant en qualité de l’eau alimentaire, la filtration domicile est incontournable pour garantir l’absence de toute substance polluante (produits chimiques, bactéries, virus, résidus de médicaments, hormones, etc …) dont les effets combinés, même à faibles dose, sont inconnus aujourd’hui, que ce soit pour la santé ou pour l’environnement. Il nous décrit dans cette interview les six types de filtration : les filtres à sédiment, les filtres à charbon actif, les filtres à charbon actif bloc, les filtres à céramiques, le KDF et l’osmose inverse, qui son très souvent associés pour bénéficier de leurs avantages spécifiques. L’osmose inverse est considérée par M. Jean-Marie Combel comme le meilleur système, grâce à sa filtration au dix millième de micron. Sa généralisation serait « l’application du principe de précaution à l’eau alimentaire », conclut-il.

Vous êtes expert en filtration des eaux pour les usages alimentaires. Quel est aujourd’hui le but de vos recherches ?

Ma recherche s’oriente selon deux axes : identifier la qualité d’eau dont notre corps a vraiment besoin, et trouver les procédés de filtration permettant de la produire à domicile, car l’eau est le premier facteur d’amélioration de la santé. Au delà, le but est de contribuer à l’accès du plus grand nombre à cette qualité d’eau, tout en respectant l’environnement, car aujourd’hui, certains systèmes d’affinage de l’eau génèrent à leur tour des pollutions.


En ce qui concerne la purification, quelles sont les techniques de filtration actuelles ?

Concernant la filtration au point de consommation, par opposition aux techniques de potabilisation de l’eau en usine, il existe plusieurs méthodes de filtration qui diffèrent essentiellement par la taille des particules retenues.

Rappelons la taille des principales particules à éliminer :

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


Voici 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

Certaines techniques qui ne sont pas basées sur une filtration physique (tamis) ne figurent pas dans le tableau ci-dessus : les filtres à charbon actif en poudre ou granulés, et les filtres à KDF. 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’elles.


Pouvons-nous revenir plus en détails sur les filtres à sédiments ?

Les filtres à sédiments sont des fibres synthétiques de polypropylène compressées qui forment un tamis. Ils filtrent les particules de 50 à 1 µm environ : les boues, les sables, les particules de métal, les résidus végétaux, les matières organiques et la majorité des bactéries. L’inconvénient principal est que ces filtres sont à changer souvent, mais c’est un système très simple et très peu coûteux, généralement utilisé en tant que protection des autres filtrations.

Dans le cas des filtres à charbon actif, les particules filtrées sont adsorbées et non pas absorbées). La coque de noix de coco est réputée comme étant le charbon de plus haute qualité, mais le matériau calciné peut également être de la houille, du bois, de la lignite ou encore de la marne. Tous ces matériaux ne sont cependant pas utilisés pour l’usage alimentaire. Comme pour tout, il existe différentes qualités de charbon, ce qui induit des différences de prix chez les constructeurs de filtres à charbon actif.

On parle de charbon activé car ce dernier a été chauffé à très haute température pour chasser les impuretés et gaz indésirables, ce qui confère au charbon une porosité maximale et augmente le passage de l’eau à travers les fibres.


Quelles sont les caractéristiques physiques du charbon qui permettent d’expliquer sa capacité de filtration ?

Le terme charbon actif décrit une famille de produits adsorbants fabriqués à partir de tout matériau contenant du carbone. La porosité du charbon permet de retenir par adsorption certaines substances présentes dans l’eau. Les pores mesurent entre 2 et 50 nm. L’adsorption est la capacité que le charbon possède de retenir des molécules, qui viennent se coller à sa surface. 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. La surface d’échange développée est de 500 à 1600 m² par gramme. Pour vous donner une idée, à 1000 m².g-1, 3 grammes de charbon actif correspondent à une surface d’adsorption équivalente à la celle d’un terrain de foot. Enfin, l’ajout éventuel, avant l’activation, de sels comme le cuivre, le zinc, le phosphate, le silicate, déterminent les qualités adsorbantes du produit. Le charbon peut donc être élaboré pour l’extraction spécifique de telle ou telle substance.

Les polluants ont différents degrés de probabilité d’être adsorbés et donc arrêtés par le charbon actif. Etant une matière non polaire, il a peu d’affinités pour les éléments polarisés, c’est-à-dire solubles dans l’eau. L’effet du charbon actif sur l’eau est donc influencé par différents facteurs : le type de composé à supprimer, puisque les composés qui ont un poids moléculaire élevé et une faible solubilité sont mieux adsorbés ; 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.

Les particules de charbon actif retiennent le chloroforme, le trichloréthylène, les haloformes, les trihalométhanes, 80% des métaux lourds, 50% du calcium et plus de 140 produits chimiques. Concernant les pesticides, il faut distinguer les pesticides solubles dans l’eau (comme le glyphosate), qui ne seront pas retenus pas le charbon actif, et les pesticides non solubles dans l’eau (comme l’atrazine). 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. Seule la technologie Carbonit que je considère comme l'utilisation la plus performante du charbon actif en bloc, pouvant atteindre une filtration jusqu'à 0.003 microns, est susceptible de retenir les "grosses" molécules chimiques.


Faut-il placer un autre filtre pour éliminer les bactéries ?

Oui car le filtre de charbon actif ne les élimine pas. Il constitue même un milieu favorable au développement des bactéries, la température et l’hygrométrie étant optimum. La taille des bactéries ne leur permettent pas de pénétrer à l'intérieur du charbon, elles se développent en surface et forment un biofilm.

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.

En pratique, l’on utilise les filtres à céramique, la micro filtration ou l’osmose inverse pour éliminer les bactéries.

L’ajout de particules d’argent permet d’empêcher le développement des bactéries dans le charbon actif. Mais cette technique est contestée car il a été détecté un risque de relargage d’argent dans l’eau en cas de saturation du charbon actif.


Quelle est la fréquence du changement de ce genre de filtre ?

Avec ce système, les résidus de filtration restent dans le filtre, ce qui induit des risques de relargage sous l'action de la pression (mais cela concerne uniquement les petites cartouches des carafes filtrantes). Il faut le changer souvent si l'on veut éviter la prolifération des germes sur le charbon.

La réglementation oblige les professionnels à remplacer les cartouches une fois par an (décret du 20/01/2001 applicable à tous les appareils à cartouche). Mais la fréquence de changement est a adapter en fonction du volume d’eau filtrée et de la concentration de celle-ci en substances à retenir.


Et concernant la filtration à charbon actif en bloc, quelle est la différence avec le filtre à charbon actif simple ?

Le charbon actif en bloc n’est plus en poudre mais est aggloméré par compression, ce qui forme une microstructure très dense. C’est un système de filtration qui élimine les particules entre 0,1 et 3 µm, les bactéries, les champignons, le chlore, le cuivre, certains pesticides et herbicides et certains virus comme les coliformes, les streptocoques et la polio.


Que sont les filtres céramiques ?

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.


Et vous avez parlé des filtres KDF, que signifient ces initiales ?

La méthode KDF signifie Kinetic Degradation Fluxion. Le KDF est un alliage de cuivre et de zinc qui utilise un procédé chimique d’oxydoréduction pour réduire le chlore, le plomb, le mercure, le fer, l'hydrogène sulfuré, le carbonate de calcium, le magnésium et le chrome de l'eau. Le KDF crée une réaction électrochimique. Un flux d’électrons transforme des substances agressives en substances inoffensives. Le chlore par exemple est réduit en chlorure de zinc et se dissout dans l'eau, il est alors tout à fait inoffensif et écologique. Ce procédé empêche la prolifération de bactéries, d'algues, de fongus et de dépôts calcaires.

Un des autres avantages du KDF est qu’utilisé comme complément du charbon actif, il prolonge son efficacité. Il constitue pour cette raison une solution efficace pour éviter l’agression de la peau par le chlore et le calcaire.

Mais l’inconvénient non négligeable est que les quantités de métaux relargués dans l’eau et les effets sur la santé sont mal connues.


La dernière méthode de filtration est l’osmose inverse, pouvez-vous nous expliquer ce procédé ?


C’est un système mis au point par la Nasa pour recycler et purifier l’eau consommée et rejetée par les astronautes lors des vols spatiaux. L’osmose inverse est aujourd’hui recommandée par l’OMS car elle apporte une solution efficace au problème de la pollution de l’eau. Parmi les systèmes de purification de l’eau, c’est le procédé le plus performant.

L’osmose inverse est un procédé entièrement physique et non chimique : sous la pression du réseau (ou d’une pompe booster si la pression est insuffisante), l’eau passe à travers une membrane dont la finesse des perforations (0,0001 micron) ne laisse quasiment passer que l’élément H2O, plus quelques minéraux. Cette membrane, rejette les virus (0,1 à 0,002 microns), bactéries, turbidités (sable) et autres matières colloïdales, ainsi que les pesticides, détergents, nitrates, contaminants radioactifs, tous les métaux lourds, les composés organochlorés, etc.

Une partie de l’eau ressort au centre de la membrane, purifiée, tandis que le reste sert à rincer la membrane, avec une variation dans le débit, pour éviter son colmatage.

La production d’eau purifiée, selon le débit de la membrane va de 8 litres à l’heure pour les plus courants, mais peut atteindre 100 l/h pour des systèmes de collectivités.

Selon la minéralité de l’eau, sa pression, la présence ou non de pompe booster ou de pompe perméate, le rendement de la membrane varie de 1 litre purifié pour 5 litres rejetés à 1L / 1,5L pour les systèmes les plus performants. C’est un très bon rendement comparativement aux eaux en bouteille, puisqu’on consommerait 50 L d’eau pour produire 1 L d’eau en bouteille.

Au final, selon les fabricants de membranes, 95 à 99 % des impuretés sont éliminées, mais il n’y a pas d’études indépendantes concernant les pourcentages d’éléments éliminés par l’osmose inverse. Des recherches sont à faire sur le sujet.


Quels sont les osmoseurs commercialisés ?

Il existe des osmoseurs sous évier comportant 4 à 5 niveaux de filtration (sédiment, charbon en granulés et/ou en bloc, membrane d’osmose et un dernier filtre à charbon pour améliorer encore le goût de l’eau). La plupart des systèmes possèdent un réservoir de 8 à 12 L. Des membranes de plus grand débit permettent une utilisation en débit direct, sans stockage de l’eau. Ces systèmes sont branchés sur l’alimentation d’eau et la sortie des égouts.

L’autre famille d’osmoseurs est constituée des fontaines à poser sur le plan de travail.


Quels sont les critères à prendre en compte pour le choix d’un osmoseur ?

Il y a plusieurs critères à prendre en compte. Tout d’abord les caractéristiques de l’eau du réseau : dureté, pH, pression, lesquels peuvent justifier des équipements complémentaires comme un système antitartre ou un réducteur de pression. Les besoins journaliers en eau, qui ne seront pas les mêmes pour une famille ou pour une personne vivant seule. Il y a également le choix de vouloir une fontaine sous évier ou sur le plan de travail, le choix de stocker l’eau filtrée ou d’un débit direct, le prix d’achat et de maintenance que l’on est prêt à mettre. Ce prix va varier par la présence ou non d’un système complémentaire de dynamisation de l’eau et par le souhait d’effectuer des traitements complémentaires, comme le traitement du tartre, des nitrates, la reminéralisation, les UV. Attention cependant aux UV, qui renforcent l’oxydation, donc la perte d’électrons, ce qui est mauvais pour le vivant ! Sauf situation particulière, il n’y a pas de raison de coupler un traitement aux UV avec un système à osmose inverse.

D’autres critères peuvent être pris en compte pour le choix d’un osmoseur comme l’importance du rejet d’eau par rapport à l’eau purifiée, le rinçage automatique de la membrane (prolonge sa durée de vie), ou le fait que le réservoir soit accessible au nettoyage ou non.


Enfin, que pouvez-vous nous dire sur les résines anioniques qui éliminent les nitrates ?

Parmi les trois techniques d'élimination des nitrates pour la production d'eau potable, les deux autres étant la dénitrification biologique et la nanofiltration, la technique d'échange d'ions est la plus simple et la moins coûteuse. Le principe consiste à échanger des ions nitrate de l'eau avec des ions chlorure de la résine. La résine une fois saturée d'ions nitrate, doit être régénérée, le plus souvent pas un rinçage à l'eau. Quelquefois cela se réalise en ajoutant une saumure (NaCl dilué à 10%).

L'inconvénient de la technique est de rejeter à nouveau les nitrates à l'égout. Un autre 'inconvénient connu est lié au fait que la résine, insuffisamment sélective, retient également les ions sulfate. Il y a donc risque de précipitation du sulfate de calcium durant la régénération. II faut donc rincer la membrane. Enfin, il est connu que les résines échangeuses d'ion des adoucisseurs (à base d'ions sodium) sont sujettes à développement bactérien, surtout si l'eau stagne. Certaines bactéries peuvent aussi proliférer sur les résines à base d'ions chorure. La désinfection doit donc être fréquente.


En conclusion, quels sont les points à retenir sur les systèmes de filtration ?

Il faut retenir que la qualité de l’eau est actuellement menacée, qu’il s’agisse de pollution par les tuyaux, par les substances chimiques utilisées pour l’agriculture intensive ou par les excès de notre mode de vie. La filtration de l’eau à domicile est incontournable pour rétablir l’équilibre, que ce soit pour la santé ou pour l’environnement. Il faut penser à mettre en relation la taille des bactéries (au moins les plus dangereuses, celles qu’on surveille de plus près), des sels dissous, des médicaments et des molécules de synthèse, des hormones, et la taille des pores du système de filtration pour avoir un regard critique sur chacun des systèmes.

Une combinaison de plusieurs types de filtration, notamment une alternance d’un filtre à charbon actif, d’un filtre à sédiment et du système d’osmose inverse et d’un dernier filtre à charbon est actuellement la meilleure solution pour débarrasser l’eau de tous ses polluants. Nous retrouvons ces quatre niveaux de filtration dans la Fontaine Mélusine de Aquadyn.

Pour en savoir plus sur Jean-Marie COMBEL : http://www.vital-water.fr/jean_marie_combel_consultant
 
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