C’est en lisant sur cet excellent blog la-resilience.fr l’article « L’eau et l’autonomie hydrique » que j’ai eu envie de réagir sur les autres types de filtration que les filtres Berkey, en particulier de parler des filtres à osmose inverse (ou osmoseurs), et j’y ai été encouragé par Sébastien, auteur de l’article en question. Potabilisation de l’eau
La plupart des lecteurs de ce blog connaissant déjà les filtres Berkey, il m’a semblé utile à la fin de cet exposé de comparer les osmoseurs aux filtres Berkey. En effet, ces deux types de filtres à eau sont les plus performants du marché, ils sont certainement parmi les plus recherchés par les survivalistes, et leur technologie presque similaire de filtration mécanique permet une comparaison utile.
Mais commençons par faire un tour du côté des techniques de filtration existantes…
1. Les techniques de filtration existantes
Il existe 2 grandes techniques de filtration : la filtration conventionnelle, et la filtration par membrane. Plus une 3ème catégorie qui n’est pas du filtrage à proprement parler, mais qui peut néanmoins aider à obtenir une eau potable, et qu’il faut connaître:
1.1. La filtration conventionnelle
Les systèmes de filtration conventionnelle traitent l’eau en la faisant traverser directement et lentement des couches de matériaux granulaires pour retenir les contaminants.
Dans cette catégorie on trouve :
1.1.1. Les filtres à sable :
Ces filtres peuvent éliminer les algues et quelques micro-organismes mais leur efficacité est variable et limitée. Ils sont performants pour la turbidité de l’eau, mais après un certain temps la couche de sable contient et développe une multitude de bactéries et de protozoaires, et même parfois des vers aquatiques… à proscrire donc pour l’eau de boisson, car une telle filtration ne sera jamais aboutie au plan bactériologique et nécessitera en plus un pré-traitement d’écumage par floculation chimique (sels de fer ou d’aluminium) avec un système de décantation dans lequel les contaminants les plus lourds coulent et s’agglutinent sous forme de boue à retirer régulièrement.
1.1.3. Les céramiques :
En usage depuis plusieurs siècles, ces systèmes traditionnels ont la forme de bol ou de pot de fleur retourné et sont parfois imprégnés de fines particules colloïdales en argent servant de désinfectant et empêchant la prolifération des bactéries dans le filtre. Ils peuvent éliminer les bactéries et les parasites mais leur efficacité contre les virus est incertaine, et ils n’éliminent pas les métaux lourds ni les contaminants chimiques. L’inconvénient majeur est la lenteur de filtration et le faible débit (1 à 2 litres par heure), en plus d’une possible recontamination de l’eau conservée (comme dans le système Berkey).
1.1.4. Les filtres à sédiments :
Les filtres capteurs de sédiments sont très utiles, généralement placés sur la conduite principale après le compteur d’eau, et souvent autonettoyants. Ils permettent de retenir 40 à 90 microns et d’évacuer des matières en suspension. A eux seuls, placés sur un réseau d’eau non potable, ils ne délivrent en aucun cas une eau potable.
1.1.5. Les filtres à charbon actif (type Brita) :
Le charbon subit un traitement par chaleur ou par oxydation pour être « activé ». Il devient poreux et peut alors adsorber (retenir les impuretés de l’eau). Le charbon actif est principalement employé sous deux formes : Charbon Actif en Granulés (CAG) et Charbon Actif en Poudre (CAP). Comme leurs noms l’indiquent ils diffèrent d’un point de vue physique et l’origine peut être différente (bois, charbon, coque de noix de coco) le traitement diffère aussi selon l’utilisation finale.
La technique du charbon actif est particulièrement efficace pour éliminer le chlore, elle consiste à transformer le chlore libre en ion chlorure. Le procédé est une combinaison d’hydrolyse du chlore libre à l’ion hypochlorite et en la décomposition catalytique de l’ion hypochlorite à la surface du carbone. Sachez que plus le diamètre de la particule de charbon actif est petite, plus la réaction de déchloramination est rapide.
Inconvénients : le charbon ne retient pas les nitrates et lorsqu’il arrive à saturation il relargue son chargement dans l’eau. Il doit donc être surveillé et renouvelé avant que ce phénomène ne se produise ! A lui seul, un filtre à charbon ne délivre en aucun cas une eau potable.
1.2. La filtration par membrane
1.2.1. La micro-filtration
La micro-filtration est une filtration composée d’une membrane (céramique en général) à pores assez larges, elle peut stopper le sable, le limon, les algues, les bactéries et quelques micro-organismes. Certains Berkey et filtres à chandelles sont dans cette catégorie.
1.2.2. La nano-filtration
La nano-filtration, constituée d’une membrane à pore plus fins, élimine la plus part des virus et des contaminants organiques et peut même diminuer la dureté de l’eau. Contrairement à l’osmoseur, la nano-filtration est sans rejet car elle utilise des membranes moins fines, donc sa pression d’alimentation est plus faible que celle d’un osmoseur.
Du coup le taux d’encrassement est aussi plus faible que celui d’un osmoseur. Les Berkey les plus performants sont dans cette catégorie.
1.2.3. L’osmose inverse
L’osmose inverse possède une membrane très dense et élimine pratiquement tous les contaminants y compris les métaux lourds, les résidus de médicaments, et plus généralement tout ce qui est supérieur à la taille de la molécule d’eau.
Aucune autre technique connue à ce jour ne permet une telle finesse en matière de filtration.
Cette technique peut être utilisée pour filtrer l’eau du réseau, de pluie ou l’eau de source, de rivière, de mer… C’est la solution retenue pour la station spatiale MIR dans laquelle toutes les eaux usées (transpiration collectée par les filtres de climatisation, eau de vaisselle, eau des douches et même eau des toilettes) sont osmosées pour repartir dans le cycle potable sans problème.
Ce système fonctionne avec un rejet d’eau sale contenant les substances dissoutes, ce rejet pouvant être nettement supérieur à l’eau propre récupérée, en fonction de la quantité de contaminants, il y a donc une perte en eau.
Un osmoseur nécessite une pression de fonctionnement supérieure à 3 bars (pression du réseau ou sinon pompe électrique), ainsi qu’une pré-filtration de l’eau en plusieurs étapes pour prévenir l’apparition du calcaire et les problèmes de précipitation chimique à la surface des membranes d’osmose, ce qui conduirait à leur saturation rapide.
L’eau filtrée par osmose inverse est parfaitement dépolluée au 1/10000° de micron soit
0,0001μ. Cette technique de filtration élimine entre 90 et 99.9% des polluants dont les nitrates, les micro-organismes, les ions et plus généralement tout contaminant immédiatement supérieur à la taille de la molécule d’eau.
Rappel de la taille des éléments à filtrer :
Crédit image : Randonner Léger
1.3. Les autres systèmes
1.3.1. La distillation :
La technique de production par évaporation-condensation (distillation), en plus d’être très gourmande en énergie, conserve les substances volatiles alors que celles-ci seront éliminées par les différents filtres d’un osmoseur.
De plus, en dessous d’un TDS (taux de solides dissous) de 10ppm l’eau traitée par distillation est trop faiblement minéralisée pour être bue quotidiennement et devient dangereuse.
1.3.2. Les UV (ultra-violets) :
Les UV ne sont pas des filtres à proprement parler, Ils ne filtrent pas l’eau ni n’en modifient les caractéristiques organoleptiques goût, odeur, couleur) ni le pH : Ils la désinfectent sans ajout de produits chimiques.
Il ne s’agit pas d’un système de filtration en soi car les UV n’éliminent pas les matières en suspension, ni les contaminants chimiques, mais ils peuvent être utilisés en complément d’un filtre conventionnel.
1.3.3. Les filtres anti-calcaire :
Ces filtres se trouvent souvent en amont d’autres filtres, notamment d’osmoseurs.
Ils sont à cristaux de polyphosphates permettant d’éviter la diffusion de sels, en transformant le calcaire pour éviter qu’il n’adhère aux canalisations et aux appareils (chauffe-eau, chaudière, cumulus, radiateurs etc).
L’eau ainsi traitée peut être chauffée jusqu’à 80°C, au-delà le polyphosphate perd son efficacité. Ce type de filtre peut aussi se trouver en tant que cartouche dans un osmoseur en amont de la membrane, pour éviter que le calcaire ne se cristallise sur cette dernière (donc la bloque).
1.3.4. Les adoucisseurs :
Comme le filtre à polyphosphate, un adoucisseur n’élimine que le calcaire et rien d’autre. L’eau ainsi traitée n’est pas potable car elle représente un danger : Celui du carbonate de sodium, composant oxydant et alcalin, qui entraîne dans l’organisme des précipitations de sels avec des risques de thrombose et surtout d’hypertension.
C’est pour cette raison qu’après un adoucisseur on pose systématiquement un osmoseur pour l’eau de boisson. L’adoucisseur a cependant l’avantage de prolonger la durée de vie des appareils ménagers et des membranes à osmose inverse ainsi que de préserver l’équilibre de la peau sous la douche.
2. Les filtres Berkey comparés aux osmoseurs
2.1. le Berkey
J’ai connu les filtres Berkey en Inde. Ces filtres sont un héritage de la colonisation britannique. En tant qu’électronicien et microbiologiste, j’ai eu l’occasion de travailler là bas dans une fabrique d’osmoseurs et de dynamiseurs d’eau, participant au développement de ces systèmes.
C’est là bas que j’ai remarqué, en faisant des analyses microbiologique, que le changement de couleur des “chandelles” au cours du temps (les chandelles sont les tubes filtrants des Berkey) était dû à la prolifération de bactéries et de biofilms extrêmement résistants.
Les chandelles étant en haut, dans la partie « eau sale », on peut croire que ce n’est pas un problème, sauf que les bactéries ne restent pas en haut : elles finissent par coloniser les chandelles puis migrer à travers elles jusqu’au bac d’eau « filtrée ».
Et même si le Berkey a évolué avec de nouveaux filtres “Black Berkey” qui sont certainement plus performants car leurs chandelles sont bactériostatiques (mais non bactéricides), il n’en reste pas moins que de par la conception même du filtre il est facile de contaminer le réservoir du bas (eau propre) puisqu’il n’est pas étanche à l’air ambiant et qu’il est accessible à l’utilisateur.
Or, une fois que ce réservoir du bas est contaminé, c’est terminé : Le filtre n’est plus efficace même avec des chandelles neuves, à moins de tout stériliser et encore : la circulation inévitable d’air ambiant par le joint d’emboîtement central rend la contamination « naturelle » de toutes façons inévitable.
D’ailleurs en Inde ces filtres ne sont quasiment plus utilisés que par les castes les plus pauvres, les ventes de Berkey s’étant écroulées car pratiquement tout le pays est passé à l’osmoseur, plus performant, et surtout qui permet d’éviter bien des problèmes sanitaires à grande échelle dans ce pays surpeuplé et au climat propice aux proliférations microbiennes !
Du coup, les usines de fabrication de ces filtres, legs de la colonisation britannique, se sont mises à vendre depuis quelques temps leur production à des prix historiquement bas pour ne pas fermer ni licencier, et bien entendu cela a commencé à intéresser certains importateurs qui, à l’aide d’arguments publicitaires étudiés mais parfois mensongers, inondent le marché français et se font des marges plus que confortables… sur notre dos.
2.2. L’osmoseur
Nous l’avons vu plus haut, un osmoseur est constitué d’un élément central qui lui donne son nom : La membrane à osmose inverse. Il s’agit d’une membrane en céramique très peu perméable à pores extrêmement fins qui nécessite une énergie pour « pousser l’eau » à travers la membrane, énergie que la gravité seule ne peut pas fournir.
C’est justement là la différence avec les filtres à chandelles type Berkey : La taille des pores de la céramique, plus grosse dans les Berkey, qui permet que dans ce dernier l’eau descende par gravité, et bien entendu plus les pores sont gros moins bien l’eau est filtrée.
Dans un osmoseur, les pores de la céramique sont si petits qu’ils permettent de filtrer juste au dessus de la taille de la molécule d’eau, ce qui est un avantage pour la qualité de filtration, mais nécessite une pompe ou une pression au robinet supérieure à 3 bars.
Cerise sur le gâteau : la grande majorité des osmoseurs du marché possède des pompes en 12V, ce qui permet d’équiper un camping-car par exemple, ou bien de les faire fonctionner sur une petite installation solaire. Ces systèmes sont très peu gourmands en énergie.
Les eaux de rejet peuvent sans problème être utilisées pour l’arrosage du jardin.
Lors de l’achat, il faut faire attention à ne pas prendre un osmoseur pour aquarium car ces modèles (moins chers) ne contiennent pas de bidon et il faudra donc 20mn pour remplir une bouteille d’eau…
Il est fortement conseillé de reminéraliser l’eau osmosée (trop pure) avec du Nigari (chlorure de Magnésium) et du Bicarbonate de soude, en très petites quantités (on peu aisément se préparer une bouteille de concentré liquide Nigari/bicarbonate dosée à 50/50 et dont on ne mettra que quelques gouttes dans chaque bouteille d’eau que l’on tire de l’osmoseur.
Ainsi on obtiendra une eau biologiquement parfaite aux propriétés immuno-stimulantes (ce qui n’est pas un luxe par les temps qui courent!) et alcalinisantes.
Je vous recommande d’investir une dizaine d’euros dans l’achat d’un TDS-mètre, petit appareil électronique de mesure des solides dissous, qui vous permettra de contrôler que votre eau ne sera jamais trop reminéralisée (200ppm maxi) et aussi de savoir quand changer les filtres de votre osmoseur.
De la même manière vous pourrez aussi contrôler l’efficacité d’autres filtres et mesurer différentes eaux (bouteille, source, rivière, etc).
3. Conclusion
Tableau comparatif filtre à chandelles / osmoseur :
Voilà, c’est la fin de cet exposé, j’espère avoir apporté ici tous les éléments techniques permettant à chacun de choisir le type de filtre qui correspond le mieux à son utilisation.
Sources :
- Wikipédia : La Filtration
- https://www.osmodyn.com/
- Quelques précisions sur l’osmoseur : un appareil souvent mal compris
- L’osmoseur
- Ultrafiltration, nanofiltration et l’osmose inverse
- Big Berkey
- Osmoseur Depuragua
- Filtre Black Berkey
- Filtres membranes Osmoseur
Merci Jo El pour cet exposé. Mais il est vrai que tu prêches un convaincu.