Obtenir de l'eau pure pour combler l'évaporation de son aquarium ou fabriquer son eau de mer est devenu aujourd'hui une préoccupation majeure dans notre hobby et en deviendra une trés probablement pour chaque foyer d'ici un proche avenir si la pollution des eaux douces ne cesse de progresser.
Heureusement, plusieurs techniques s'offrent à nous pour satisafaire les besoins des uns et des autres en fonction de la qualité initiale de l'eau du robinet.
Avant d'aborder la partie technique proprement dite sur les modes de production de l'eau pure, j'ai pensé qu'il serait souhaitable d'aborder quelques généralités et définitions afin que chacun d'entre vous puisse définir ses propres besoins pour obtenir une eau adéquate à la pratique du récifal. Pour les amateurs de FO ou d'aquariums mixtes, je dirais "qui peut le plus peut le moins".
L'EAU PURE
Finalement, qu'est ce que de l'eau pure?
L'eau est un composé moléculaire consitué de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène dont la formule est H2O.
L'eau pure est ce que l'on appelle le solvant universel : il a la capacité de dissoudre de nombreux composés chimiques, solides ou gazeux, à condition biensûr que ceux-ci soient solubles dans l'eau.On dit alors de ces composés qu'ils sont hydrosolubles. Vous avez sans doute remarqué la grande solubilité du chlorure de calcium, la faible solubilité de l'hydroxyde de calcium et la non solubilité dans l'eau du carbonate de calcium.
Mais il existe aussi des particules qui peuvent être présentes à l'état de suspension dans l'eau, des corps gras qui peuvent y être mélangés par émulsion...
L'eau pure est donc idéalement une eau ne contenant aucune substance dissoute ou en suspension, une eau constiutées uniquement de molécules H2O. Le PH de cette eau est de 7, c'est à dire la neutralité car il n'y a ni acide, ni base. Sa conductivité est de 0 µS/cm!
Obtenir de l'eau pure consiste donc à éliminer tous les polluants (on va appeler comme celà tous les éléments présents dans l'eau pure et qui font que celle-ci ne l'est plus, eu égard à la définition ci-dessus, mais il est clair que du calcium ou du magnésium ne méritent pas ce qualificatif!)
LES POLLUANTS DE L'EAU
Les particules en suspension
Il s'agit de particules solides microscopiques ou non, de nature minérale (grains de silice, rouille, vase...) ou organiques (terre, matières fécales...)
Les substances organiques
Il s'agit essentiellement des pollutions industrielles, agricoles et domestiques : huiles, solvants, pesticides, détergents, matières organiques provenant de la décomposotion...
Les phosphates organiques se classent dans cette catégorie.
Les subsatnces inorganiques
Ce sont les substances minérales dissoutes, celles notamment qui font la renommée de telle ou telle eau minérale! Mais dans notre quête de l'eau pure, ces substances sont des polluants : sulfates, calcium, magnésium, nitrates, phosphates, silicates...
Les contaminants biologiques
Il s'agit des bactéries, virus, champignons, algues, amibes, paramécies, prions...
Les composants pyrogènes entrent également dans cette catégorie : il s'agit de fragments bactériens morts, mais qui peuvent par injection ou ingestion être à l'origine de fièvres parfois trés graves.
Les gaz
On retrouve dans l'eau des gaz à l'état dissout : oxygène, dioxyde de carbone (= gaz carbonique), azote, monoxyde de carbone, chlore (utilisé pour la décontamination de l'eau de conduite ou des piscines) et tout ce que l'on peut imaginer comme gaz soluble dans l'eau!
Heureusment, en pratique, seuls le gaz carbonique et le chlore sont un problème pour notre hobby et les autres gaz toxiques ne sont pas présents dans l'eau potable!!
LES TECHNIQUES DE PURIFICATION de L'EAU
Pour obtenir de l'eau pure, il va falloir faire appel à une ou plusieurs techniques visant à éliminer du précieux liquide tous les polluants définis dans le sous-chapitre précédant. Je vais donc les énumérer et indiquer leurs principaux avantages et inconvénients.
Les adoucisseurs : à oublier!
Les adoucisseurs sont des appareils qui sont souvent proposés pour préserver les tuyauteries d'un appareil ménager ou de toute une habitation, des méfaits du calcaire.
Il s'agit de résines échangeuses d'ions sous forme de micro-billes qui présentent à leur surface des ions sodium(Na+) et chlorure(Cl-). Lors du passage de l'eau de conduite à travers ces résines, les ions calcium (Ca++), magnésium(Mg++) et carbonates(CO3--) sont échangés contre les ions sodium et chlorure : celà signifie que les ions indésirables prennent la place à la surface des micro-billes des ions sodium et chlorure qui eux sont relargués dans l'eau. On obtient alors une eau appauvrie en calcium, magnésium et carbonates, responsables de la formation du tartre, mais enrichie en sel de cuisine (NaCl)! On n'obtient donc pas une eau pure puisque la charge ionique est conservée, juste transformée et les autres polluants sont laissés en suspension. La dureté totale de l'eau (GH) est diminuée, pas la conductivité. Ces résines sont proposées en eau douce pour l'élevage des poissons d'Amazonie, mais comme vous le voyez, c'est une arnaque puisque l'eau reste minéralisée!
Le distillateur : une haute technologie à oublier
Il s'agit d'un appareil dans lequel l'eau est chauffée jusqu'à évaporation : l'eau évaporée est de l'eau moléculaire pure (H2O) qui une fois condensée est recueuillie dans un récipient. Cette eau est le sommum de la qualité en matière d'eau pure : elle ne contient aucun polluant organique ou inorganique et est stérile!
L'inconvénient de cette méthode est son coût et son faible rendement : 2 à 8 litres par heure selon les appareils. Le coût provient d'une part de l'achat de l'appareil (850 à 7800 euros!), de la consommation en électricité(de 2,5 à 31 Kwatts/heure), de la consommation d'eau pour le refroidissement de l'appareil( 60 litres pour un rendement de 4 litres d'eau pure!).
Le déminéralisateur : à ne pas utiliser seul!
Cette technique utilise des résines échangeuses d'ion de deux catégories : anionique forte et cationique forte, soit séparées dans deux cartouches différentes, soit le plus souvent en lits mélangés, dans une seule cartouche. Ces résines fonctionnent selon le même principe que les résines de l'adoucisseur, sauf que la résine anionique retient à sa surface tous les anions (ions chargés négativement comme le chlorure(Cl-), le nitrate(NO3-), phosphate (PO4--)...) et la résine cationique tous les cations, c'est-à-dire les ions chargés positivement (sodium(Na+), magnésium(Mg++), calcium(Ca++)...). Les anions retenus sont échangés contre des ions hydroxyde(OH-) et les cations contre des ions (H+), la réaction de ces deux ions, par le biais de l'équation de l'hydrolyse de l'eau donnant de l'eau : OH- + H+ <-----> H2O
On obtient une eau déminéralisée, dont la conductivité va être proche de zéro, mais dont les composés organiques non ionisés, les particules, les gaz dissous, les polluants biologiques sont conservés!
Au fur et à mesure de leur saturation, les résines changent de couleur! Celà permet une surveillance facilité.
Ces résines peuvent être régénérées pour être ré-utilisées, mais il existe aussi des résines non régénérables. Bien souvent, le prix de la régénération (que l'on ne peut faire soi-même!) est supérieur au prix d'une cartouche de résine non régénérable.
L'osmoseur : la solution idéale?
Je ne rentrerai pas dans le détail du fonctionnement de l'osmoseur car je crois que celà a déjà fait l'objet de nombreux articles, mais en rappelerai les principes.
L'eau est injectée sous pression au contact d'une membrane semi-perméable, c'est à dire que seules les molécules d'eau ont la capacité de passer à travers (en théorie!), les éléments dissous restant bloqués par le barrage que forme cette membrane! Ils sont alors rejettés à l'égout avec le surplus d'eau résiduelle. Seule la pression exercée par cette eau au contact de la membrane permet ce phénomène d'osmose.
Cette technique à l'avantage de retenir en moyenne 98% de l'ensemble des polluants!
Cette technique serait la technique idéale s'il n'y avait quelques inconvénients.
Premièrement, la membrane est sensible au chlore et à l'accumulation des particules en suspensions.
Deuxièmement, la membrane ne fonctionne de manière optimale que pour une pression donnée par le constructeur (en général au moins 4 bars) et à 25°C. Il faut donc pour obtenir une rétention de 98% une eau de 25°C à 4 bars, ce que peu d'entre nous a à disposition!
D'autre part, les membranes des osmoseurs du commerce aquariophile n'ont sans doute rien à voir avec celles d'un osmoseur professionnel dont le prix avoisine les 2800 euros!
Concrètement, si l'on considère la rétention des nitrates : 95% de rétention des nitrates (il ne faut pas compter avoir 98% en raison des explications ci-dessus et 95% est peut être un chiffre optimiste) sur une eau à 30 mg/l comme celà peut arriver dans certaines régions, nous donnent une eau osmosée à 1,5 mg/l de nitrates. Celà peut paraître satisfaisant, mais on s'éloigne du concept de l'eau pure et cette eau, si elle peut convenir pour fabriquer de l'eau de mer, ne conviendra pas pour combler l'évaporation!
Je m'explique : si on a pour un bac de 300 litres une évaporation hebdomadaire de 20 litres, celà fait pour une eau osmosée à 1,5 mg/l de nitrates, 30 mg/l de nitrates introduits dans l'aquarium, soit une augmentation de 0,1 mg/l par semaine. Vous allez me dire :"oui, mais çà va être métabolisé par les pierres vivantes". Peut-être! mais que répondre si le possesseur de cet aquarium de 300 litres a un problème d'algues?!
Et puis il va en être de même pour les phosphates, qui eux ont une action délétère à des taux bien inférieurs au dixième de milligramme, qui ne sont même pas détectables avec nos tests dignes d'une école primaire!
Troisièmement, le rendement est de 1 litre d'eau osmosée pour 5 litres d'eau, c'est à dire que 4 litres partent à l'égout! Ces chiffres sont de plus pour une situation optimale de 4 bars et 25 °C!
En moyenne, un osmoseur (du commerce aquariophile) fonctionnant bien doit donner une eau osmosée de 10 à 30 µS/cm. Au delà, il y a un problème!
Le charbon activé : un complément indispensable!
Que l'on utilise un déminéralisateur à résines ou un osmoseur, le filtre à charbon actif va avoir l'intérêt, à condition d'être changé fréquemment, de retenir les gaz dissouts dont le chlore, ce qui est important pour l'utilisation d'un osmoseur, la plupart des substances organiques dissoutes. Biensûr, il existe différentes qualités de charbon activé et il faut toujours penser que certzins peuvent relarguer des phosphates.
je préfère les filtres à cartouche rechargeable qui me permettent d'utiliser du cahrbon de qualité connue et çà revient moins cher que les filtre jetables des osmoseurs.
Le filtre à particules : pour éviter de colmater sa station de production d'eau pure
Il s'agit de filtres retenant les particules de 5 microns (µm) et plus afin que celles-ci ne colmatent prématurément un filtre à charbon actif, un osmoseur ou un déminéralisateur. Il doivent être changés régulièrement.
je préfère là aussi les filtres à cartouche rechargeables plutôt que jetable; leut transparence permet un contrôle de la saturation.
Les filtres à membrane : retenir les bactéries et les micro-organismes
Il existe également des filtres retenant des particules de 0,2 microns et plus; leur avantage est de retenir environ 98% des bactéries et algues microscopiques contenues dans l'eau. Ces filtres doivent être précédés d'un préfiltre pour plus grosses particules afin de ne pas être colmatés trop vite.
Ce type de filtre n'a pas d'application utile si l'on a un osmoseur.
Le stérilisateur UV
Je ne rentrerai pas dans le détail puisque tout le mode les connait. Ils peuvent être utiles, tout comme le filtre à membrane décrit ci-dessus, si l'on utilise un déminéralisateur et non un osmoseur.
QUELLE INSTALLATION POUR QUELLE QUALITE D'EAU DU ROBINET ET POUR QUELS BESOINS?
Tout d'abord, quels sont nos besoins?
Si nous n'avons pas besoin d'une eau distillée stérile ou d'une eau ultra-pure, nous avons tout de même des exigences pour nos bacs récifaux : l'eau dont nous avons besoin devrait répondre au cahier des charges suivant :
Zéro nitrates
zéro phosphates (organiques et inorganiques)
Zéro silicates
zéro polluants organiques
charge bactérienne et micro-biologique aussi réduite que possible, mais non stérile!
Nous voyons que seuls certains polluants sont indésirables. Le calcium, le magnésium, les carbonates ne sont pas forcément indésirables en quantité raisonnable. En effet, dans une eau trop minéralisée, les sels synthétiques risquent de ne pas bien se dissoudre!
Selon les régions de France, la composition de l'eau varie. Ainsi, dans le massif central, la conductivité de l'eau du robinet sera de 60 à 80 µS/cm en haute Corrèze contre près de 870 µS/cm dans la région de Montpellier. De même, on peut trouver en Bretagne des taux de nitrates de 30 mg/l dans l'eau du robinet, contre 5 mg/l dans la région de Volvic, en Auvergne!
Il va sans dire que l'on ne va pas pouvoir utiliser les mêmes techniques de production selon ces critères.
Il existe à mon avis deux types de station de production d'eau pure : l'une basée sur l'osmose inverse, l'autre sur la déminéralisation.
Station basée sur l'osmose inverse
Vous la connaissez tous!
Elle comprend une membrane d'osmose, un préfiltre à particule et un filtre à charbon actif placé en amont de la membrane et en aval du préfiltre. Son rôle est seulement d'éliminer le chlore pouvant endommager la membrane!
Comme je l'ai dit plus haut, le rendement d'un osmoseur est lié à la qualité de la membrane, à la pression et à la température de l'eau d'alimentation. S'il est possible d'obtenir les 4 bars de pression, il est plus difficile d'avoir une eau à 25°C sans augmenter de manière importante la complexité et le coût de l'installation.
Si idéalement, l'eau osmosée ne contient plus que 2% des polluants initiaux, la quantité effective de ces polluants, variera selon que l'eau du robinet est ou non trés chargée. J'ai donné l'exemple des nitrates, mais celà est valable pour les silicates, les phosphates, les métaux lourds... qui s'accumuleront ainsi dans un aquarium par le biais de l'osmolation. A moins de changements d'eau trés fréquents, il va y avoir accumulation de polluants pouvant expliquer l'explosion subite d'algues indésirables!
En conclusion, l'osmoseur ne peut être utilisé sans arrière pensée que dans des régions où l'eau est peu chargée, à faible activité agricole!
Le déminéralisateur
Si l'on veut obtenir une eau de qualité "pure avec cette technique, il y a lieu d'associer dans l'ordre : un préfiltre à particules, un filtre à charbon activé, un filtre à résines anioniques et cationiques, et un filtre à membrane ou un filtre UV.
Dans l'ordre, l'eau sera filtrée de ses particules en suspension, de ses substances organiques et gazeuses dissoutes, des substances minérales et enfin des polluants biologiques.
On peut ainsi obtenir une eau pure à plus ou moins faible coût. En effet, là aussi, la charge de l'eau en polluants va conditionner la longévité des différents composants! Par exemple, une cartouche de résine ne va pas avoir le même rendement avec une eau à 80 µS/cm de conductivité qu'avec une eau à 700 µS/cm. Et c'est justement dans ce dernier cas que le proccessus va devenir trés coûteux.
Pour une cartouche de marque "B" d'un coût de 34,56 euros HT, la production sera de 1200 litres dans le premier cas et de 120 litres dans le deuxième!
De même, un filtre à membrane ou un filtre UV ont un coût de maintenance non négligeable!
Finalement, si ce procédé donne une eau de bien meilleure qualité, le coût en est bien plus élevé qu'avec l'osmoseur, même en comptant le prix de l'eau rejetée par l'osmoseur (gaspillée), et ce coût sera d'autant plus élevé que la conductivité de l'eau du robinet est élevée.
Cette méthode ne peut être réservée qu'à des aquariophiles habitant dans des régions granitiques, où l'eau est faiblement minéralisée.
CONCEPTION D'UN SYSTEME HYBRIDE.
Habitant dans un région calcaire où l'eau est trés minéralisée et relativement polluée en nitrates, phosphates...du fait d'un activité agricole non négligeable, je me suis retrouvé confronté à deux possibilités, l'une insatisfaisante (l'osmoseur), l'autre trés coûteuse et avec une installation type usine à gaz (système de déminéralisation)!
D'où l'idée de coupler un déminéralisateur à un osmoseur. Uilisant les résines depuis fort longtemps, j'ai décidé d'ajouter une cartouche de résines anioniques et cationiques en aval de mon osmoseur.
Quels avantages : d'une part je comble la déficience de l'osmoseur en termes de rétention des polluants minéraux (nitrates, phospahtes, silicates...), d'autre part, ayant une eau de conductivité 20 à 30 µS/cm en sortie d'osmoseur (et oui, avec 870 µS/cm de conductivité au robinet!), j'augmente de manière considérable la durée de vie de ma cartouche de résine qui utilisée seule ne me donnerait que 120 litres d'eau désionisée!!!
J'utilise cette installation depuis des années sans problèmes. Elle n'augmente mon coût de production que de 34 euros HT par tranches de 1O mois environ (celà dépend de la quantité produite, biensûr) et n'ai plus de soucis à me faire quant à la qualité de mon eau!
à partir d'un osmoseur du commerce, j'ai adapté deux cartouches filtrantes rechargeables (préfiltre et charbon) achetées à prix modique chez un fournisseur de matériel piscine/arrosage; en aval, deux cartouches de résine (mais une seule suffit!) de chez bioblock scientific, mais d'autres marques ou modèles peuvent convenir.
COMMENT DETERMINER SES BESOINS
Il faut premièrement connaître la conductivité de son eau. la mesure de la dureté totale ou de la dureté carbonaté ne sont pas satisfaisants car ils ne permettent pas de déterminer le minéralité de son eau; Enfin, le dosage des phosphates et des nitrates à l'eau de son robinet me semble indispensable car leur taux, à minéralité égale, va déterminer le choix entre l'osmose, le déminéralisateur ou le système hybride!
Eau fortement minéralisée avec taux de nitrates < 10 mg/l et phosphates non détectables : l'osmoseur doit être suffisant.
Eau fortement minéralisée et taux de nitrates> 10 mg/l et/ou phosphates détectables : système hybride
Eau faiblement minéralisée et taux de nitrate< 10 mg/l et phosphates non détectables : déminéralisateur avec filtre à charbon et préfiltre. (filtre UV ou microfiltre à membrane facultatif); osmoseur en 2ème choix car plus cher.
Eau faiblement minéralisée et taux de nitrate>10 mg/l et/ou phosphates détectables : déminéralisateur + filtre à charbon actif+préfiltre (filtre UV ou microfiltre en option), système hybride en deuxième choix car plus coûteux!
QUE PENSER DES RESINES ANTI-NITRATE?
Ces résines sont des résines anioniques qui remplacent les nitrates par un autre anion, OH- (hydroxyde) ou chlorure selon le type de résine. Il faut se renseigner auprès du fabriquant. Ces résines ne sont cependant pas vraiment spécifique nitrates mais enlèvent toute ou partie des anions de l'eau, si bien qu'en eau trés minéralisée, leur longévité sera réduite même si le taux de nitrates est faible.
D'autre part, leur coût élevé les rend finalement moins compétitives que les résines en lit mélangé, alors pourquoi se priver de ce qui est mieux, quand le prix est comparable?
COMMENT SURVEILLER LE RENDEMENT DE SON OSMOSEUR OU DE SON DEMINERALISATEUR?
Idéalement par la mesure de la conductivité avec un conductivimètre dont l'échelle doit être adaptée : de 0 à 100 µS/cm, avec une précision de 0,1 µS/cm. Celà dit, un conductivimètre de 0 à 1000 de précision 10 puet suffire pour un osmoseur seul, mais c'est limite!
Tout autre moyen ne vaut rien!
Voilà, j'espère que ces données vous seront utiles. A cause des histoires de marques, je n'ai presque pas citer de fournisseurs, mais reste à votre disposition par MP.
Référence produits : cartouche résine : j'utilise la cartouche usage général U3 réf : 83001 de chez Bioblock scientific.(0388671414)
filtres à charbon et préfiltres : disponibles chez les revendeurs aquariophiles et dans les magasins de bricolage, d'installations de piscine et d'arrosage automatique : comparez les prix!
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