Cette technologie a été mise au point par la NASA afin de subvenir aux besoins des astronautes en en eau pure. Elle est utilisée depuis plusieurs années dans le domaine du traitement de l'eau. Cette technologie a pu se développer de façon très spectaculaire grâce à l'essor des matériaux de synthèse dans l'industrie des membranes.
HISTORIQUE
- L'abbé Nollet (17ème siècle) avait déjà observé le comportement d'une membrane constituée d'une vessie de porc. Cette membrane laissait passer un flux d'eau douce afin de diluer une solution saline séparée de la précédente par cette même paroi : il avait observé tout simplement le phénomène d'osmose.
- Ce phénomène d'osmose a été étudiée par Jacobus Henricus Van't Hoff (19 ème siècle). Les parois semi-perméables utilisées à l'époque étaient réalisées de la façon suivantes. La technique consistait à plonger un vase poreux contenant une solution de sulfate de cuivre, dans une solution de ferrocyanure de potassium. Les deux liquides, se rencontrant dans les pores du vase, donnent un précipité gélatineux de ferrocyanure de cuivre, qui forme une paroi semi-perméable.
- En 1950 les premières membranes en acétate de cellulose apparaissent en Floride.
Nous pouvons classer les parois semi-perméables en plusieurs catégories :
- les membranes isotropes, dont les propriétés structurelles sont constantes sur toute leur épaisseur.
- les membranes anisotropes, leur structure composite varie de la surface de la membrane vers l'intérieur.
Selon la nature des matériaux constituants ces membranes, nous pouvons réaliser un deuxième classement :
- Les membranes organiques qui sont fabriqués à partir de polymères organiques (acétate de cellulose, polysulfones, polyamides, etc.)
- Les membranes minérales sont composées de corps minéraux, principalement des matières céramiques, le métal fritté et le verre. L'utilisation de ses membranes est adaptée aux conditions extrêmes de température et d'agression chimique.
- Les membranes composites sont caractérisées par une structure asymétrique dont la peau est beaucoup plus fine que celle des autres membranes et par une superposition de plusieurs couches différenciées soit par leur nature
chimique, soit par leur état physique. Elles peuvent être organiques (superposition de polymères organiques différents), organo-minérales ou minérales (association de carbone ou d'alumine comme support et de métaux tels le zircone, l'alumine et le titane).
- Les membranes échangeuses d'ions fonctionnent sur le principe du rejet d'ions grâce à leur charge. Les techniques d'électrodialyse, la dialyse et l'électro-désionisation font appel à cette technologie.
UN PEU DE THEORIE
OSMOSE
L'osmose a lieu quand l'eau passe d'une solution moins concentrée vers une solution plus concentrée par l'intermédiaire d'une membrane semi-perméable.
OSMOSE INVERSE
Le phénomène d'osmose est réversible à condition de fournir suffisamment d'énergie. On provoque une osmose inverse en exerçant sur la solution la plus concentrée une pression supérieure à la pression osmotique. La pression osmotique Po de part et d'autre d'une membrane semi-perméable peut être décrite par l'équation des fluides parfaits :
Po = R*T *DC
R = la constante des gaz parfaits
T = la température absolue en Kelvin
DC = la différence des concentrations
Le coeur du système est une cartouche, contenant une membrane, généralement un film en triacétate de cellulose TAC ou en polyamide (TFC, c'est à dire Thin Film Composite), de forme spiralée. Cette membrane est une sorte de peau, présentant des pores d'un diamètre de 10-4 microns, capables d'éliminer les molécules les plus fines ainsi que les bactéries. L'eau pénètre dans la cartouche et, sous la pression du réseau d'alimentation (généralement 3 Bars) , les molécules d'eau traverse la membrane, tandis que les autres molécules sont rejetées en permanence avec une partie de l'eau non filtrée.
La température influence beaucoup le fonctionnement de l'osmose inverse. La perméabilité de la membrane à l'eau augmente avec la température. Le débit de production augmente d'environ 3% par °C. En contrepartie la qualité de l'eau diminue légèrement avec une hausse de température.
Le pré-traitement de l'opération d'osmose inverse est une préfiltration de l'eau sur un filtre à charbon actif végétal compacté, qui élimine les impuretés entre 5 et 25 microns (rouille, boue, et autres) et le chlore à plus de 90 %. Le post-traitement consiste à faire passer l'eau à travers un filtre à charbon actif végétal en granulés afin d'éliminer le goût et l'odeur du chlore et de retenir tous les produits chimiques (pesticides, herbicides, métaux lourds). L'osmoseur élimine jusqu'à 99 % des contaminants de l'eau ainsi que la quasi totalité des nitrates, le calcaire, les minéraux inassimilables par l'organisme et tous les métaux lourds même à l'état atomique. Sur la plupart des osmoseurs du commerce, un courant d'eau nettoie la membrane en permanence et évacue les impuretés et polluants par le rejet d'eau sale.
L'eau osmosée présente des qualités physico-chimiques avec un pH compris entre 6,5 et 7 et une faible minéralisation et une résistivité élevée 20 000 à 30 000 ohms.
Pour information voici les valeurs courantes de rétention d'une membrane de type Thin Film Composite.
Nitrates : 97 % Pesticides : 98 % Plomb : 99 % Phosphates : 99 %
Arsenic : 99 % Cadmium : 99 % Herbicides : 98 % Calcaire : 99 %
Chlore : + de 90 % Sulfates : 99 % Sodium : 99 % Bicarbonates : 98 %
Fer : 99 % Aluminium : 99 % Cuivre : 99% Bactéries : + de 99 %
Protozoaires : + de 99 % Cysts : + de 99 % Giardia : + de 99 % Sédiments : + de 99%
Turbidité : + de 99 % Radioactivité: 95% à 98 % Chlorures : 99 %
Mercure : 98 % Zinc : 99 % Baryum : 99 % Manganèse :99% Potassium : 98 % Sélénium : 99 % Argent : 99 %
AVANTAGES EN RECIFAL
- Obtenir la dureté que vous désirez.
- La possibilité d´avoir de l´eau avec un taux de nitrates à 0.
- La facilité de faire des changements d´eau très régulier avec une eau de qualité.
- La possibilité d'automatiser votre installation d'osmolation (lien).
- Facilité d'utilisation d'un RAH qui nécessite l'emploi d'eau osmosée.
INCONVENIENTS
- le prix d´achat, bien que cet appareil se soit démocratisé et que les prix sont de plus en plus bas.
- le temps pour obtenir un volume donné d´eau osmosée. Il faut prévoir un peu à l´avance les remplacements d´eau, selon le rendement de l'appareil.
- la nécessité de remplacer périodiquement des éléments de préfiltration assez régulièrement.
- Le taux d´eau de rejet important par rapport à l´eau osmosée obtenue.
CHOISIR SON OSMOSEUR
Les osmoseurs sont vendus en fonction de la quantité maximale d'eau produite par jour. Attention, les données constructeur sont optimales, mais selon la température, la pression de votre réseau de distribution nous pouvons diviser le rendement par 2. Il faut donc a mon avis, un minimum de 160 litres /jours, pour une bac de taille moyenne d'environ 450 Litres. Cela dépend du taux d'évaporation de votre bac. Le calcul est simple, si l'on veut compenser un taux d'évaporation de 4 litres/jours, avec un osmoseur dont le rendement optimal est de 160 litres/jours, le temps d'osmolation va être d'environ 37 minutes. Bref, selon votre taux d'évaporation, vous pouvez très rapidement calculer le rendement de votre osmoseur.
CONCLUSION
En aquariophilie récifal, nous cherchons à introduire le moins d'impuretés possible dans l'eau de compensation. Or, l'eau du robinet est trop souvent de qualité médiocre (selon les régions). Si votre eau du robinet n'est pas adaptée à l'aquarium (KH élevé, nitrates, chlore, impuretés etc.), la seule solution viable et conseillée est de la traiter à l'aide d'un osmoseur. Dans ce cas, cet appareil devient un élément fondamental à votre installation, afin de sécuriser la qualité de votre eau, de compensation, ainsi que celle des changements d'eau.
Article soumis par Gevernier
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