Guide de référence des purificateurs d'eau

Chapitre 2 – Comment est produite l'eau potable ?

Avant d'arriver au robinet, l'eau suit un parcours complexe. Elle est prélevée dans le milieu naturel, analysée, traitée, stockée puis acheminée jusqu'aux habitations par un réseau de distribution.

Les traitements appliqués dépendent fortement de l'origine de l'eau et de sa qualité initiale. Une eau souterraine naturellement protégée ne nécessite pas toujours les mêmes opérations qu'une eau prélevée dans une rivière, un lac ou une retenue.

1. Le prélèvement dans le milieu naturel

La première étape consiste à prélever l'eau dans une ressource disponible. Cette ressource peut être souterraine ou superficielle.

La protection de la zone de captage est fondamentale. Elle vise à limiter les risques de pollution autour de la ressource et à préserver durablement la qualité de l'eau prélevée.

2. Le prétraitement

Lorsque l'eau provient d'une ressource superficielle, elle peut contenir des feuilles, des branches, du sable, des particules ou différents débris. Une première étape permet donc d'éliminer les éléments les plus volumineux.

Selon les installations, cette phase peut comprendre un dégrillage, un tamisage ou une première décantation. L'objectif est de préparer l'eau aux traitements plus fins qui suivront.

3. La clarification de l'eau

Certaines particules présentes dans l'eau sont trop petites pour se déposer naturellement. Des procédés de coagulation et de floculation peuvent alors être utilisés pour les regrouper.

Les particules ainsi assemblées forment des éléments plus volumineux, appelés flocs, qui peuvent ensuite être séparés de l'eau par décantation ou par flottation.

4. La filtration

Après la clarification, l'eau traverse un ou plusieurs matériaux filtrants. Les installations peuvent notamment utiliser du sable, de l'anthracite ou du charbon actif.

La filtration permet de retenir une partie des particules restantes. Certains matériaux peuvent également réduire des composés responsables de goûts, d'odeurs ou de colorations indésirables.

Le charbon actif peut être utilisé sous forme de poudre ou de grains. Grâce à sa structure très poreuse, il peut fixer certaines substances présentes dans l'eau par un phénomène appelé adsorption.

5. La désinfection

La désinfection vise à maîtriser les micro-organismes susceptibles de présenter un risque sanitaire. Elle peut être réalisée à l'aide de différents procédés, notamment le chlore, l'ozone ou les rayonnements ultraviolets.

Dans de nombreux réseaux, une faible quantité de désinfectant peut être maintenue dans l'eau afin de limiter le développement microbien pendant son transport jusqu'au consommateur.

Cette protection résiduelle explique pourquoi certaines personnes perçoivent parfois une odeur ou un goût de chlore dans l'eau du robinet.

6. Les traitements complémentaires

Selon la nature de l'eau, des traitements supplémentaires peuvent être nécessaires. Ils peuvent avoir pour objectif de réduire le fer, le manganèse, certains pesticides, les nitrates, la matière organique ou encore la dureté.

Il n'existe donc pas une seule méthode universelle de potabilisation. Chaque usine de traitement adapte ses procédés aux caractéristiques de la ressource locale.

7. Le stockage et la distribution

Une fois traitée, l'eau est généralement stockée dans des réservoirs ou des châteaux d'eau. Ces équipements permettent de maintenir une réserve disponible et de réguler la pression dans le réseau.

L'eau circule ensuite dans plusieurs kilomètres de canalisations avant d'atteindre les logements. Durant ce trajet, sa qualité peut être influencée par l'âge des conduites, les matériaux utilisés, la température, la stagnation ou les conditions d'entretien du réseau.

La responsabilité du distributeur s'étend généralement jusqu'au point de livraison. À l'intérieur d'un bâtiment, la qualité de l'eau peut également dépendre de l'état de la plomberie privée.

8. Les contrôles de qualité

La qualité de l'eau est surveillée à différentes étapes : au niveau de la ressource, pendant le traitement, à la sortie de l'usine et sur le réseau de distribution.

Les analyses portent sur de nombreux paramètres. Elles peuvent concerner les caractéristiques microbiologiques, chimiques, physiques et organoleptiques de l'eau.

• La présence éventuelle de bactéries ou de micro-organismes.
• Le pH et la minéralisation.
• La turbidité, la couleur, l'odeur et le goût.
• Les nitrates et certains résidus de pesticides.
• Les métaux et les substances chimiques recherchées.
• Les sous-produits pouvant apparaître pendant certains traitements.

Pourquoi comprendre ce parcours ?

Comprendre la production de l'eau potable permet de mieux interpréter ce que l'on retrouve au robinet. Certaines substances proviennent naturellement de la ressource, d'autres des activités agricoles ou industrielles, et d'autres encore peuvent être liées au traitement ou au réseau de distribution.

Cette distinction est essentielle avant de choisir un purificateur. Une technologie adaptée au chlore ou aux goûts indésirables ne répondra pas nécessairement à un problème de nitrates, de calcaire, de métaux ou de micro-organismes.

Dans le chapitre suivant, nous examinerons plus précisément ce que peut contenir l'eau du robinet et pourquoi sa composition varie selon les régions et les logements.

Chapitre 3 – Que contient réellement l'eau du robinet ?

Lorsque nous remplissons un verre d'eau, nous voyons un liquide clair et transparent. Pourtant, une eau potable n'est pas uniquement constituée de molécules d'eau. Elle contient naturellement différents minéraux dissous et peut également renfermer, en quantités variables, des substances provenant de son environnement, de son traitement ou des canalisations.

Sa composition dépend de nombreux facteurs : l'origine de la ressource, la géologie locale, les activités présentes autour des captages, les traitements appliqués et l'état du réseau de distribution jusqu'au robinet.

Des éléments d'origines très différentes

Tous les éléments présents dans l'eau ne doivent pas être considérés de la même manière. Certains font naturellement partie de sa composition. D'autres sont ajoutés volontairement pour assurer sa désinfection. D'autres encore peuvent provenir des activités humaines ou des matériaux constituant les réseaux de distribution.

Les minéraux naturellement présents dans l'eau

Lorsqu'elle s'infiltre dans le sol et circule dans le sous-sol, l'eau entre en contact avec différentes couches géologiques. Elle dissout alors naturellement une faible partie des minéraux constituant les roches.

Elle peut ainsi se charger en calcium, en magnésium, en bicarbonates, en sodium, en potassium, en sulfates ou encore en chlorures. La nature et la quantité de ces éléments varient selon les terrains traversés.

Pourquoi la minéralisation varie-t-elle selon les régions ?

Une eau circulant dans un massif granitique sera généralement peu minéralisée. À l'inverse, une eau ayant traversé des couches calcaires ou crayeuses peut contenir davantage de calcium, de magnésium et de bicarbonates.

Cette composition minérale influence notamment le goût de l'eau, son équilibre physico-chimique et sa dureté. Elle explique pourquoi deux communes voisines peuvent distribuer des eaux sensiblement différentes.

Faut-il retirer les minéraux pour purifier l'eau ?

Pas nécessairement. L'objectif d'un purificateur n'est pas de produire une eau dépourvue de toute minéralisation, mais de réduire certaines substances indésirables en fonction des besoins identifiés.

Des technologies comme le charbon actif, la microfiltration ou l'ultrafiltration conservent généralement l'essentiel des minéraux dissous. L'osmose inverse réduit en revanche une part importante des substances dissoutes, y compris les minéraux, en raison de son principe de séparation beaucoup plus fin.

Le fait qu'une technologie conserve ou réduise les minéraux ne permet donc pas, à lui seul, de juger de la qualité de l'eau obtenue. Il faut avant tout vérifier quelles substances elle est capable de traiter et si cette action correspond réellement au besoin recherché.

Dureté de l'eau, cristaux de calcaire et tartre

La dureté de l'eau correspond principalement à la quantité de calcium et de magnésium qu'elle contient. Dans le langage courant, une eau riche en ces minéraux est souvent qualifiée d'eau « calcaire ».

Ces minéraux sont initialement présents sous forme dissoute. Ils sont invisibles et circulent avec l'eau. Il ne s'agit donc pas de petites particules de calcaire déjà formées qui flotteraient dans les canalisations.

Comment les cristaux de calcaire se forment-ils ?

Lorsque les conditions physico-chimiques évoluent, l'eau peut ne plus parvenir à maintenir tous les minéraux sous forme dissoute. Elle devient alors sursaturée en carbonate de calcium.

De minuscules noyaux solides peuvent commencer à apparaître. Cette première étape est appelée nucléation. Les ions présents dans l'eau viennent ensuite s'assembler autour de ces noyaux, ce qui permet aux cristaux de carbonate de calcium de grandir.

Ces cristaux de carbonate de calcium peuvent être appelés plus simplement « cristaux de calcaire ». Leur formation peut être favorisée par plusieurs facteurs :

• une quantité importante de calcium et de bicarbonates dans l'eau ;
• une élévation de la température ;
• une modification du pH ;
• le dégazage d'une partie du dioxyde de carbone dissous ;
• l'évaporation de l'eau, qui concentre progressivement les minéraux ;
• certaines variations de pression ou de conditions d'écoulement ;
• la présence de surfaces favorisant l'accrochage et la croissance des cristaux.

Dans les usages domestiques, le chauffage et l'évaporation sont les situations les plus couramment associées à cette cristallisation. C'est pourquoi les traces apparaissent souvent autour des robinets, dans les bouilloires ou sur les éléments chauffants.

Quelle différence entre calcaire dissous, cristaux et tartre ?

Le calcaire est-il mauvais pour la santé ?

Dans une eau potable conforme, la dureté n'est pas considérée comme une pollution. Une eau calcaire peut donc être parfaitement adaptée à la consommation.

Les principaux inconvénients du calcaire concernent surtout le confort domestique et les équipements : traces après évaporation, entartrage des éléments chauffants ou entretien plus fréquent de certaines installations.

Ces conséquences matérielles ne doivent pas être confondues avec la présence de contaminants chimiques ou microbiologiques dans l'eau de boisson.

Traiter le calcaire et purifier l'eau : deux démarches différentes

Ce qui définit réellement la qualité de l'eau

La qualité de l'eau ne dépend pas uniquement de sa minéralisation ou de sa dureté. Elle doit être appréciée en tenant compte de nombreux paramètres microbiologiques, chimiques, physiques et organoleptiques.

Pour choisir une solution de purification pertinente, il faut donc commencer par identifier les éléments que l'on souhaite réellement réduire :

• un goût ou une odeur liés au chlore ;
• des particules ou des matières en suspension ;
• certains pesticides ou polluants industriels ;
• des PFAS ou d'autres substances organiques persistantes ;
• certains métaux provenant des canalisations ;
• des micro-organismes dans les situations où ce risque existe ;
• ou plusieurs de ces éléments simultanément.

C'est seulement après avoir défini cet objectif qu'il devient possible de comparer les différentes technologies de filtration et de purification.

Ce qu'il faut retenir

• L'eau potable contient naturellement différents minéraux dissous.
• Le calcium et le magnésium ne sont pas des polluants.
• Une eau minéralisée ou calcaire peut être une eau de très bonne qualité.
• Les cristaux de calcaire apparaissent lorsque les conditions physico-chimiques permettent la cristallisation du carbonate de calcium.
• Le tartre est une couche formée par la croissance et l'accrochage de ces cristaux sur les surfaces.
• Les problèmes liés au tartre concernent principalement le confort et les installations.
• Traiter le calcaire et purifier l'eau de boisson répondent à deux objectifs différents.
• Un purificateur doit être choisi selon les substances que l'on souhaite réellement réduire.

Chapitre 4 – Les principaux contaminants expliqués

Après avoir distingué les minéraux naturellement présents dans l'eau des substances qui peuvent poser question, nous pouvons maintenant nous intéresser aux principaux contaminants susceptibles d'être recherchés dans l'eau du robinet.

Le mot « contaminant » regroupe des réalités très différentes. Il peut s'agir de micro-organismes, de substances chimiques, de métaux, de résidus issus des activités humaines ou encore de particules provenant des réseaux de distribution.

Ces éléments n'ont ni la même origine, ni les mêmes propriétés, ni les mêmes effets potentiels. Ils ne peuvent donc pas être réduits par une seule technologie universelle.

Qu'appelle-t-on un contaminant de l'eau ?

Dans ce guide, le terme « contaminant » désigne une substance, une particule ou un micro-organisme dont la présence dans l'eau peut être indésirable ou mériter une surveillance particulière.

Cela ne signifie pas automatiquement que toute détection représente un danger. Les méthodes d'analyse modernes permettent aujourd'hui de mesurer des quantités extrêmement faibles, parfois bien inférieures aux valeurs réglementaires ou aux niveaux considérés comme préoccupants.

Les grandes familles de contaminants

1. Le chlore et les sous-produits de désinfection

Le chlore occupe une place particulière dans l'eau du robinet. Contrairement à d'autres substances, il n'est pas seulement perçu comme un élément indésirable : il joue aussi un rôle essentiel dans la sécurité microbiologique de l'eau distribuée.

Il est utilisé dans de nombreux réseaux pour désinfecter l'eau et limiter le développement de micro-organismes pendant son transport jusqu'au consommateur.

Le chlore résiduel n'est donc pas seulement un « problème de goût ». Il correspond aussi, dans de nombreux cas, à un choix de protection sanitaire du réseau de distribution.

En revanche, certaines personnes souhaitent réduire ce goût ou cette odeur, notamment pour améliorer le confort de boisson ou la préparation des aliments.

Les sous-produits de désinfection

Lorsque le chlore réagit avec certaines matières organiques naturellement présentes dans l'eau, il peut contribuer à la formation de sous-produits de désinfection. Parmi les plus connus figurent notamment les trihalométhanes, mais aussi d'autres composés comme les chlorites ou les chlorates dans certains contextes.

La présence de ces sous-produits est surveillée, car ils font partie des paramètres suivis dans le cadre du contrôle sanitaire de l'eau potable.

2. Les nitrates

Les nitrates sont naturellement présents dans l'environnement, mais leur concentration peut augmenter sous l'influence des activités humaines, notamment agricoles.

On les retrouve surtout dans les eaux souterraines et dans certaines ressources exposées aux engrais, aux effluents d'élevage ou à d'autres apports azotés.

Les nitrates sont très solubles dans l'eau. Ils ne modifient ni fortement le goût, ni l'odeur, ni la couleur. Leur présence ne peut donc généralement pas être détectée par simple observation.

3. Les pesticides et leurs métabolites

Le terme « pesticides » regroupe différentes familles de substances utilisées pour protéger les cultures, limiter certaines adventices ou traiter différents organismes indésirables. Ces substances peuvent, dans certains contextes, rejoindre les ressources en eau.

Il faut également tenir compte de leurs produits de transformation, appelés métabolites. Certains peuvent persister dans l'environnement ou se retrouver dans l'eau même après l'arrêt d'utilisation de la substance d'origine.

Comme pour les nitrates, leur présence varie fortement selon les territoires, les pratiques locales, les périodes et les ressources utilisées.

4. Les PFAS et certains polluants industriels

Les PFAS, parfois appelés « polluants éternels », regroupent une large famille de substances synthétiques utilisées dans de nombreux produits et procédés industriels en raison de leurs propriétés particulières.

Ils suscitent un intérêt croissant, car certaines de ces substances sont très persistantes et peuvent se retrouver dans l'environnement pendant de longues périodes.

Cette famille ne se limite pas aux PFAS. D'autres polluants industriels peuvent également être recherchés dans certains contextes : solvants, hydrocarbures, composés organiques volatils ou encore substances liées à des activités locales spécifiques.

5. Les métaux et métalloïdes

Certains métaux ou métalloïdes peuvent être naturellement présents dans la ressource, tandis que d'autres proviennent plus souvent des matériaux utilisés dans les réseaux ou la plomberie intérieure.

Le plomb reste le cas le plus emblématique dans l'habitat ancien, mais d'autres éléments comme le cuivre, le nickel, l'arsenic ou le chrome peuvent également être surveillés selon les situations.

6. Les résidus médicamenteux, cosmétiques et autres substances issues des usages humains

Différentes substances issues de la vie quotidienne peuvent se retrouver dans l'environnement : résidus médicamenteux, hormones, produits cosmétiques, composés issus de produits d'entretien ou d'autres usages domestiques.

On les retrouve généralement à l'état de traces et leur présence peut varier fortement selon les territoires et les méthodes d'analyse utilisées.

Ces substances appartiennent à un ensemble parfois qualifié de contaminants émergents, non pas parce qu'elles seraient toutes nouvelles, mais parce qu'elles sont de mieux en mieux étudiées et mieux mesurées qu'auparavant.

7. Les particules, matières en suspension et microplastiques

Toutes les préoccupations liées à l'eau ne concernent pas uniquement les substances dissoutes. Certaines personnes souhaitent également réduire des particules visibles ou invisibles : sable, rouille, fibres, matières en suspension ou débris issus du réseau.

Les microplastiques sont également de plus en plus évoqués, même si leur mesure, leur caractérisation et leur interprétation restent encore des sujets en cours d'étude.

8. Les micro-organismes : bactéries, virus, protozoaires et parasites

La contamination microbiologique constitue une catégorie à part. Elle concerne des organismes vivants ou infectieux dont la présence dans l'eau n'a pas la même signification que celle d'une substance chimique dissoute.

Dans les réseaux d'eau potable correctement traités et protégés, l'objectif est précisément de maîtriser ce risque par les traitements de désinfection et par le maintien d'une bonne qualité de distribution.

Le sujet devient particulièrement important dans certaines situations spécifiques :

• eau issue d'un puits, d'un forage ou d'une source privée ;
• installation insuffisamment protégée ou mal entretenue ;
• incident de réseau ;
• eau stagnante dans certains équipements ;
• ressources exposées à des contaminations d'origine fécale ou environnementale.

Pourquoi tous les contaminants ne se traitent-ils pas de la même manière ?

Un contaminant peut être présent sous forme de particule, d'ion dissous, de molécule organique ou de micro-organisme. Sa taille, sa charge, sa solubilité et sa nature chimique influencent directement les solutions capables de le réduire.

Ce qu'il faut retenir

• Toutes les eaux ne contiennent pas les mêmes contaminants.
• La présence d'une substance ne signifie pas automatiquement un danger.
• Chaque famille de contaminants possède une origine et un comportement différents.
• Le chlore n'est pas seulement un élément de goût : il joue aussi un rôle de protection du réseau.
• Nitrates, pesticides, PFAS, métaux, résidus et micro-organismes ne se traitent pas de la même manière.
• Le choix d'un purificateur doit toujours partir du besoin réel et des contaminants ciblés.

Chapitre 5 – Comment fonctionne un purificateur d'eau ?

Un purificateur d'eau ne fonctionne pas comme une simple passoire qui arrêterait tous les éléments indésirables. Selon sa conception, il peut associer plusieurs mécanismes complémentaires afin d'agir sur des particules, des molécules dissoutes, certains métaux ou des micro-organismes.

Chaque mécanisme répond à un besoin différent. C'est la combinaison des différentes étapes qui détermine les performances réelles d'un appareil.

Le parcours de l'eau dans un purificateur

Dans un appareil à plusieurs étapes, l'eau traverse généralement les traitements dans un ordre précis. Les premières étapes protègent les médias plus fins, tandis que les suivantes réalisent le traitement principal.

1. La filtration mécanique

La filtration mécanique consiste à faire circuler l'eau à travers un matériau comportant des passages suffisamment fins pour retenir certaines particules.

Elle peut être comparée à un tamis, même si les structures utilisées dans les cartouches sont souvent beaucoup plus complexes qu'une simple grille.

Cette étape peut réduire notamment :

• le sable ;
• les particules de rouille ;
• certaines boues ;
• les matières en suspension ;
• divers débris provenant du réseau ou de la plomberie.

2. L'adsorption

L'adsorption est un phénomène au cours duquel certaines molécules viennent se fixer à la surface d'un matériau. Le charbon actif est le média le plus couramment utilisé pour ce type de traitement.

Sa structure contient un très grand nombre de pores, ce qui lui offre une surface de contact importante avec l'eau.

Selon le type de charbon, sa qualité et les conditions d'utilisation, il peut contribuer à réduire :

• le chlore libre ;
• certains goûts et certaines odeurs ;
• différentes molécules organiques ;
• certains pesticides ;
• certains composés industriels ;
• une partie de certains sous-produits de désinfection.

3. La filtration membranaire

Une membrane est une barrière sélective. Elle laisse passer l'eau tout en retenant certains éléments selon sa structure, la taille de ses pores et son mode de fonctionnement.

Il existe plusieurs familles de membranes, avec des niveaux de séparation très différents :

4. L'échange ionique et les médias spécifiques

Certains médias ne fonctionnent ni comme un tamis ni comme un charbon actif. Ils réalisent des échanges chimiques avec les ions présents dans l'eau ou possèdent une affinité particulière pour certaines substances.

Des résines spécifiques peuvent ainsi être utilisées pour réduire, selon leur formulation :

• certains nitrates ;
• certains métaux ;
• le calcium et le magnésium dans le cas de l'adoucissement ;
• certaines substances ciblées nécessitant un média spécialisé.

Leur efficacité dépend de leur capacité, de la composition de l'eau et du respect des conditions d'utilisation prévues.

5. La désinfection

La désinfection vise à empêcher certains micro-organismes de se multiplier ou de provoquer une contamination. Elle ne doit pas être confondue avec l'élimination des substances chimiques.

Les rayonnements ultraviolets peuvent, par exemple, inactiver certains micro-organismes lorsqu'ils reçoivent une dose suffisante. L'eau doit toutefois être suffisamment claire pour permettre au rayonnement d'agir correctement.

D'autres systèmes utilisent une membrane capable de retenir physiquement certains micro-organismes.

Pourquoi associer plusieurs étapes ?

Les purificateurs les plus complets associent souvent plusieurs mécanismes, car aucune étape ne répond seule à tous les besoins.

Un système peut par exemple combiner :

• une préfiltration pour protéger l'appareil ;
• du charbon actif pour le chlore, le goût et certaines molécules organiques ;
• une membrane pour les particules fines et certains micro-organismes ;
• un média spécifique pour une substance particulière ;
• une étape finale destinée à améliorer le goût de l'eau.

Le débit et le temps de contact

Le temps pendant lequel l'eau reste en contact avec les matériaux filtrants influence directement certains mécanismes, en particulier l'adsorption.

Lorsque l'eau circule trop rapidement, elle peut ne pas rester suffisamment longtemps au contact du média pour permettre un traitement optimal.

À l'inverse, une filtration très fine peut réduire le débit disponible. La conception de l'appareil doit donc trouver un équilibre entre performance, confort d'utilisation et capacité de traitement.

La capacité et la saturation

Une cartouche ne peut pas retenir une quantité illimitée de contaminants. Sa capacité dépend notamment :

• de la quantité de matériau filtrant ;
• de sa qualité ;
• de la concentration des substances présentes ;
• du volume d'eau traité ;
• du débit utilisé ;
• de la fréquence d'utilisation ;
• de la qualité initiale de l'eau.

Une cartouche peut donc atteindre sa capacité maximale avant la durée théorique annoncée lorsque l'eau est particulièrement chargée.

L'entretien fait partie du fonctionnement

Un purificateur ne peut conserver ses performances que s'il est correctement entretenu. Le remplacement des cartouches, le nettoyage des éléments réutilisables et le respect des règles d'hygiène sont indispensables.

Un entretien insuffisant peut provoquer une baisse de débit, une diminution des performances ou le développement de micro-organismes dans certaines parties de l'installation.

Comment évaluer les performances d'un purificateur ?

Les arguments comme « filtration très fine », « eau pure » ou « élimination des polluants » restent trop vagues pour juger sérieusement un appareil.

Une évaluation pertinente doit répondre à plusieurs questions :

• quelles substances ont réellement été testées ?
• quels taux de réduction ont été mesurés ?
• sur quel volume d'eau les essais ont-ils été réalisés ?
• à quel débit et à quelle pression ?
• les résultats concernent-ils une cartouche neuve ou toute sa durée d'utilisation ?
• les essais ont-ils été réalisés par un laboratoire indépendant ou selon une norme reconnue ?
• quelles sont les limites d'utilisation indiquées par le fabricant ?

Ce qu'il faut retenir

• Un purificateur peut associer plusieurs mécanismes complémentaires.
• La filtration mécanique agit principalement sur les particules.
• Le charbon actif adsorbe certaines molécules et réduit notamment le chlore.
• Les membranes réalisent une séparation dont la finesse dépend de leur technologie.
• Les résines et médias spécifiques ciblent certaines substances déterminées.
• La désinfection agit sur les micro-organismes, mais pas sur les contaminants chimiques.
• Le débit, le temps de contact, la capacité et l'entretien influencent les performances.
• La finesse en microns ne suffit pas à évaluer un appareil.
• Les performances doivent être documentées contaminant par contaminant.

Chapitre 6 – Les différentes technologies de filtration

Les purificateurs d'eau peuvent utiliser des technologies très différentes. Certaines retiennent principalement les particules, d'autres adsorbent des molécules chimiques, séparent des substances dissoutes ou inactivent des micro-organismes.

Il n'existe donc pas une technologie supérieure dans toutes les situations. La solution la plus pertinente dépend de la qualité initiale de l'eau, des substances que l'on souhaite réduire et du niveau de traitement recherché.

Un panorama des principales solutions

1. La filtration des sédiments

La filtration des sédiments constitue souvent la première étape d'un système de traitement. Elle retient les particules transportées par l'eau et protège les médias placés en aval.

La finesse des cartouches peut varier de plusieurs dizaines de microns à quelques microns selon le besoin.

2. Le charbon actif

Le charbon actif est parfois présenté comme une technologie destinée uniquement à réduire le chlore, les goûts et les odeurs. Cette description est trop restrictive.

Grâce à sa structure extrêmement poreuse et à sa très grande surface interne, le charbon actif peut adsorber de nombreuses molécules organiques présentes dans l'eau. Il constitue ainsi l'un des procédés les plus utilisés dans le traitement des micropolluants organiques.

Selon la nature du charbon, sa structure poreuse et les conditions d'utilisation, il peut contribuer à réduire :

• le chlore libre et certains sous-produits de désinfection ;
• les goûts et les odeurs indésirables ;
• de nombreux pesticides et produits issus de leur dégradation ;
• certains résidus médicamenteux et composés pharmaceutiques ;
• certains solvants et composés organiques industriels ;
• certains hydrocarbures et composés organochlorés ;
• certains perturbateurs endocriniens ;
• certains PFAS, avec une efficacité dépendant fortement de la molécule et du système employé.

Pourquoi certaines molécules sont-elles mieux adsorbées que d'autres ?

Le charbon actif n'attire pas toutes les substances avec la même intensité. Son efficacité dépend des propriétés de la molécule à retenir, mais aussi de celles du charbon utilisé.

Les molécules organiques relativement hydrophobes présentent généralement une bonne affinité avec le charbon actif. D'autres molécules, plus solubles dans l'eau ou possédant des caractéristiques différentes, peuvent être plus difficiles à retenir.

Les principaux facteurs influençant l'adsorption sont notamment :

• la nature chimique et la taille de la molécule ;
• la répartition des pores à l'intérieur du charbon ;
• la matière première utilisée pour fabriquer le charbon ;
• son mode d'activation ;
• la quantité de charbon présente dans la cartouche ;
• le pH et la température de l'eau ;
• la présence d'autres matières organiques entrant en compétition ;
• le temps pendant lequel l'eau reste en contact avec le charbon ;
• le niveau de saturation du média.

Granulométrie et structure poreuse

La granulométrie correspond à la taille des particules de charbon. Elle influence notamment la vitesse à laquelle les molécules peuvent atteindre les sites d'adsorption.

Des particules plus petites offrent généralement des distances de diffusion plus courtes. Les molécules peuvent donc pénétrer plus rapidement dans le réseau de pores et atteindre plus facilement les surfaces internes du charbon.

Cela ne signifie cependant pas que le charbon le plus fin possède automatiquement la plus grande capacité totale. Celle-ci dépend aussi de la surface disponible, du volume des pores, de leur diamètre et de leur compatibilité avec les molécules ciblées.

Le temps de contact : un facteur déterminant

L'adsorption n'est pas instantanée. Les molécules doivent circuler jusqu'à la surface du charbon, pénétrer dans ses pores puis se fixer sur les sites disponibles.

Plus l'eau traverse rapidement une petite quantité de charbon, plus le temps disponible pour réaliser ces différentes étapes est limité.

C'est pourquoi certains purificateurs limitent volontairement le débit de l'eau. Cette réduction n'est pas nécessairement un défaut : elle peut permettre d'augmenter le temps de contact et d'améliorer l'adsorption de certaines substances.

Dans les installations utilisant un lit de charbon actif en grains, cette notion est souvent exprimée sous la forme d'un temps de contact avec le lit de charbon. Plus ce temps est court, plus le risque de voir certaines molécules traverser le filtre sans être suffisamment adsorbées augmente.

Le charbon actif et les métaux

Le charbon actif classique n'est pas une solution universelle pour tous les métaux dissous. Il peut néanmoins contribuer à la réduction de certains métaux dans des conditions particulières.

Les performances sont généralement améliorées lorsque le charbon est spécialement modifié, imprégné ou associé à d'autres médias possédant une affinité particulière pour le plomb, le cuivre, le mercure ou d'autres éléments.

La saturation du charbon actif

Le charbon actif ne détruit généralement pas les molécules adsorbées. Il les retient à sa surface et à l'intérieur de ses pores.

Les sites disponibles se remplissent donc progressivement. Lorsque le média approche de la saturation, certaines substances peuvent commencer à traverser le filtre : on parle alors de percée.

La durée de vie réelle dépend notamment :

• de la quantité de charbon ;
• de sa qualité et de sa structure poreuse ;
• du volume d'eau traité ;
• de la concentration des contaminants ;
• de la présence de matières organiques concurrentes ;
• du débit et du temps de contact ;
• des conditions d'entretien.

3. La microfiltration

La microfiltration utilise une membrane ou un média comportant des passages très fins. Elle complète la filtration classique en retenant des particules plus petites.

Selon la finesse employée, elle peut également retenir certains micro-organismes de taille relativement importante. Son action sur les bactéries ou les autres agents biologiques doit toutefois être vérifiée à partir des performances documentées de l'appareil.

Les minéraux et la plupart des substances chimiques dissoutes traversent généralement ce type de membrane.

4. L'ultrafiltration

L'ultrafiltration utilise une membrane plus fine que la microfiltration. Elle forme une barrière efficace contre les particules très fines, de nombreuses bactéries et certains protozoaires.

Elle présente l'intérêt de conserver généralement le calcium, le magnésium et les autres minéraux dissous dans l'eau.

Son action sur les virus et sur les substances chimiques dépend de la membrane, de sa conception et des éventuelles étapes complémentaires associées.

5. La nanofiltration

La nanofiltration se situe entre l'ultrafiltration et l'osmose inverse. Elle réduit certaines substances dissoutes tout en laissant passer une partie des minéraux, selon les caractéristiques de la membrane.

Elle peut être utilisée pour réduire partiellement la dureté ou certaines familles de molécules. Ses performances sont cependant très dépendantes du modèle de membrane et de la pression disponible.

6. L'osmose inverse

L'osmose inverse fait circuler l'eau sous pression contre une membrane très sélective. Une partie de l'eau traverse la membrane et constitue l'eau traitée, tandis qu'une autre partie entraîne les substances concentrées vers l'évacuation.

Cette technologie peut réduire une grande partie des sels minéraux et de nombreuses substances dissoutes.

Elle implique cependant plusieurs contraintes :

• un débit de production généralement inférieur au débit du réseau ;
• une quantité d'eau évacuée pendant le fonctionnement ;
• une pression suffisante, parfois complétée par une pompe ;
• plusieurs cartouches et une membrane à entretenir ;
• une réduction importante de la minéralisation de l'eau.

7. Les résines et médias spécifiques

Les résines sont utilisées lorsqu'un contaminant précis nécessite un traitement ciblé. Leur fonctionnement repose souvent sur un échange d'ions ou sur une affinité particulière avec certaines substances.

Il existe notamment des médias conçus pour réduire :

• les nitrates ;
• certains métaux ;
• l'arsenic ;
• les fluorures ;
• le calcium et le magnésium dans le cadre de l'adoucissement ;
• d'autres contaminants déterminés.

8. La stérilisation par ultraviolet

La stérilisation UV expose l'eau à un rayonnement ultraviolet destiné à inactiver les micro-organismes. Elle est notamment utilisée pour sécuriser certaines eaux provenant de puits, de forages ou de sources privées.

Pour fonctionner correctement, l'eau doit être suffisamment claire. Les particules, la turbidité ou certains dépôts peuvent empêcher le rayonnement d'atteindre efficacement les micro-organismes.

Un système UV doit donc généralement être précédé d'une filtration adaptée.

Les systèmes combinés

De nombreux purificateurs associent plusieurs technologies dans une même cartouche ou dans plusieurs étapes successives.

Une association courante peut comprendre :

• une filtration des sédiments ;
• du charbon actif pour le chlore et différents micropolluants organiques ;
• une membrane de microfiltration ou d'ultrafiltration ;
• un média spécifique lorsque l'eau présente un besoin particulier ;
• une désinfection UV dans les installations exposées à un risque microbiologique.

Cette combinaison permet de traiter plusieurs familles de contaminants tout en protégeant les différentes étapes du système.

Comparaison générale des technologies

Comment choisir entre ces technologies ?

Le choix ne doit pas être fondé uniquement sur le nombre d'étapes ou sur la finesse de filtration affichée. Un appareil simple, correctement dimensionné et adapté à l'eau peut être plus pertinent qu'un système complexe répondant à des problèmes inexistants.

Avant de comparer les équipements, il est utile de répondre à quatre questions :

1. Quelle est la qualité de l'eau à traiter ?
2. Quelles substances souhaite-t-on réellement réduire ?
3. Quel débit et quel volume d'eau sont nécessaires ?
4. Quelles contraintes d'entretien accepte-t-on au quotidien ?

Ce qu'il faut retenir

• La filtration mécanique agit principalement sur les particules.
• Le charbon actif ne se limite pas à l'amélioration du goût : il peut adsorber de nombreux pesticides et micropolluants organiques.
• Son efficacité dépend de la molécule, du type de charbon, de sa granulométrie, de sa porosité et de sa quantité.
• Le débit et le temps de contact jouent un rôle déterminant dans l'adsorption.
• La limitation du débit peut être un choix technique destiné à améliorer les performances du purificateur.
• La microfiltration et l'ultrafiltration conservent généralement les minéraux.
• L'osmose inverse réduit une grande partie des substances dissoutes, mais implique un rejet d'eau et davantage d'entretien.
• Les résines répondent à des besoins ciblés.
• Les UV agissent sur les micro-organismes sans retirer les contaminants chimiques.
• Les systèmes combinés associent plusieurs mécanismes complémentaires.

Chapitre 7 – Charbon actif : fonctionnement, avantages et limites

Le charbon actif est l'une des technologies les plus répandues dans le traitement de l'eau potable. On le retrouve aussi bien dans certaines installations collectives de production d'eau que dans de nombreux purificateurs domestiques.

Il est souvent présenté comme un simple moyen de réduire le goût et l'odeur du chlore. Cette description est exacte, mais très incomplète. Grâce à sa structure extrêmement poreuse, le charbon actif peut également adsorber de nombreux pesticides, composés organiques industriels, sous-produits de désinfection et autres micropolluants.

Qu'est-ce que le charbon actif ?

Le charbon actif est un matériau riche en carbone qui a subi un traitement destiné à développer un très grand réseau de pores internes.

Il peut être fabriqué à partir de différentes matières premières carbonées, notamment :

• des coques de noix de coco ;
• du bois ;
• de la houille ou du charbon minéral ;
• du lignite ;
• d'autres matières végétales riches en carbone.

La matière première influence la structure du charbon obtenu. Certains charbons présentent davantage de petits pores, tandis que d'autres possèdent une proportion plus importante de pores intermédiaires ou de plus grande taille.

Le charbon est ensuite « activé », généralement à haute température, afin de développer son réseau poreux et de rendre accessible une très grande surface interne.

Adsorption et absorption : quelle différence ?

Le fonctionnement du charbon actif repose principalement sur un phénomène appelé adsorption.

Lors de l'adsorption, les molécules présentes dans l'eau sont attirées vers la surface du charbon, puis se fixent sur les parois internes de ses pores.

Ce phénomène ne doit pas être confondu avec l'absorption, dans laquelle une substance pénètre dans tout le volume d'un matériau, comme de l'eau absorbée par une éponge.

Le rôle des différents pores

Les pores du charbon actif ne possèdent pas tous la même dimension. Ils participent de manière complémentaire au transport et à la fixation des molécules.

Un charbon comportant uniquement une grande quantité de très petits pores ne sera pas nécessairement le meilleur pour toutes les molécules. Certains micropolluants de taille plus importante ont besoin de pores suffisamment accessibles pour pénétrer dans le média.

Sous quelles formes le charbon actif est-il utilisé ?

Le charbon actif peut être employé sous plusieurs formes. Chacune possède ses propres caractéristiques et répond à des usages différents.

Le charbon actif en grains

Dans un filtre à charbon actif en grains, l'eau circule entre les particules. Les molécules doivent atteindre la surface des grains, puis diffuser progressivement à l'intérieur des pores.

La quantité de charbon, la hauteur du lit filtrant, la granulométrie et la vitesse de passage de l'eau influencent directement les performances.

Un lit profond contenant une quantité importante de charbon peut généralement offrir une capacité supérieure à une petite cartouche traversée très rapidement.

Le bloc de charbon actif

Un bloc de charbon actif est généralement fabriqué à partir de particules fines compactées avec un liant adapté.

Cette structure plus dense peut présenter plusieurs avantages :

• une répartition plus régulière de l'eau dans la cartouche ;
• une réduction des passages préférentiels entre les grains ;
• une bonne quantité de charbon dans un volume réduit ;
• un accès rapide aux pores grâce à la finesse des particules ;
• une action mécanique complémentaire sur certaines particules.

Cette densité crée cependant une résistance à l'écoulement. Le débit disponible peut donc être inférieur à celui d'une cartouche plus ouverte.

Quelles substances le charbon actif peut-il réduire ?

Le charbon actif présente généralement une bonne affinité pour de nombreuses substances organiques. Ses performances restent néanmoins variables selon les molécules, le média utilisé et les conditions de fonctionnement.

Le cas des pesticides

Le charbon actif fait partie des technologies importantes pour la réduction de nombreux pesticides présents dans l'eau.

Les molécules relativement hydrophobes, qui ont davantage d'affinité pour le carbone que pour l'eau, sont souvent bien adsorbées. Les molécules très solubles ou fortement chargées peuvent être plus difficiles à retenir.

Les performances dépendent également :

• de la concentration du pesticide ;
• de ses propriétés chimiques ;
• du pH de l'eau ;
• du temps de contact ;
• de la qualité et de la porosité du charbon ;
• de la présence d'autres matières organiques dans l'eau ;
• de l'état de saturation de la cartouche.

Le chlordécone : un exemple concret

Le chlordécone est un pesticide organochloré persistant ayant durablement contaminé certains sols et certaines ressources en eau de Guadeloupe et de Martinique.

Dans ce contexte, le charbon actif est utilisé dans le traitement de certaines eaux destinées à la consommation humaine afin de réduire cette substance.

Cet exemple montre que le charbon actif ne constitue pas uniquement une solution de confort destinée à réduire une odeur de chlore. Il peut participer au traitement d'une pollution organique clairement identifiée.

Les résidus médicamenteux

Certains résidus médicamenteux peuvent être adsorbés efficacement par le charbon actif, tandis que d'autres sont moins bien retenus.

Cette différence s'explique notamment par :

• la taille de la molécule ;
• sa charge électrique ;
• sa solubilité dans l'eau ;
• son affinité avec la surface du charbon ;
• la structure poreuse du média ;
• la présence d'autres substances concurrentes.

La simple présence de charbon actif dans une cartouche ne permet donc pas de garantir une réduction identique de tous les résidus pharmaceutiques.

Le cas particulier des PFAS

Le charbon actif en grains fait partie des technologies utilisées pour réduire certains PFAS dans l'eau potable.

Les résultats sont généralement meilleurs sur certains PFAS à chaîne longue que sur les molécules à chaîne courte, souvent plus mobiles et moins facilement adsorbées.

La qualité du charbon, la profondeur du média, le temps de contact, la matière organique présente dans l'eau et l'âge de la cartouche influencent fortement les performances.

Le chlore et les chloramines

Le chlore libre est généralement réduit efficacement par le charbon actif. Cette réaction contribue à améliorer le goût et l'odeur de l'eau.

Les chloramines peuvent également être réduites, mais leur traitement est généralement plus lent. Il peut nécessiter :

• un temps de contact plus important ;
• une quantité supérieure de média ;
• un charbon présentant des propriétés catalytiques particulières ;
• un débit plus faible.

Ce que le charbon actif ne traite pas correctement à lui seul

Malgré sa polyvalence, le charbon actif ne constitue pas une solution universelle.

La granulométrie influence la vitesse d'adsorption

La granulométrie désigne la taille des particules de charbon.

Des particules plus fines réduisent généralement la distance que les molécules doivent parcourir avant d'atteindre les pores internes. Elles peuvent ainsi accélérer les échanges entre l'eau et le média.

La finesse des particules ne détermine cependant pas, à elle seule, la capacité totale du charbon. Celle-ci dépend surtout de la structure poreuse, de la masse de charbon et de son adéquation avec les molécules ciblées.

Des particules très fines peuvent également augmenter la résistance au passage de l'eau. La conception du filtre doit donc trouver un équilibre entre :

• rapidité d'adsorption ;
• quantité de charbon ;
• temps de contact ;
• perte de pression ;
• débit disponible au robinet.

La quantité de charbon détermine la capacité

À qualité de média comparable, une quantité plus importante de charbon offre généralement davantage de sites d'adsorption disponibles.

Deux appareils utilisant apparemment la même technologie peuvent donc présenter des capacités très différentes lorsqu'ils ne contiennent pas la même masse de charbon.

Le débit et le temps de contact

L'adsorption demande du temps. Les molécules doivent être transportées jusqu'aux grains de charbon, entrer dans les pores puis se fixer sur les surfaces internes.

Lorsque l'eau traverse trop rapidement la cartouche, certaines molécules peuvent ressortir avant d'avoir eu le temps d'atteindre les sites d'adsorption.

À l'inverse, un débit maîtrisé augmente la durée pendant laquelle l'eau reste en contact avec le charbon.

Le débit maximal annoncé par un purificateur doit donc être distingué du débit auquel ses performances ont réellement été testées.

Une cartouche peut laisser circuler davantage d'eau sur le plan hydraulique sans conserver les mêmes performances sur les micropolluants.

La concurrence entre les molécules

L'eau contient naturellement différentes matières organiques. Celles-ci peuvent occuper une partie des sites disponibles sur le charbon actif et entrer en concurrence avec les contaminants que l'on souhaite réduire.

Une eau riche en matières organiques naturelles peut donc saturer plus rapidement le charbon ou diminuer sa capacité disponible pour certains micropolluants.

Les performances obtenues avec une eau très pure en laboratoire ne sont pas toujours identiques à celles observées avec une eau réelle contenant de nombreuses substances en compétition.

La saturation et la percée

Le charbon actif ne possède pas une capacité illimitée. Ses sites d'adsorption se remplissent progressivement au fur et à mesure de son utilisation.

Lorsque la capacité devient insuffisante, les contaminants commencent à traverser la cartouche en quantité croissante. Ce phénomène est appelé percée.

La percée n'est pas toujours perceptible par le goût, l'odeur ou l'aspect de l'eau. Une cartouche peut donc continuer à produire une eau agréable à boire tout en ayant perdu une partie de ses performances sur un micropolluant invisible.

Faut-il attendre que le goût change pour remplacer la cartouche ?

Non. Le retour d'un goût de chlore peut signaler une saturation avancée, mais son absence ne garantit pas que toutes les autres performances soient encore conservées.

Une substance fortement adsorbée peut continuer à être retenue alors qu'une autre commence déjà à traverser le filtre.

Le remplacement doit donc être déterminé à partir :

• de la durée d'utilisation recommandée ;
• du volume maximal annoncé ;
• de la qualité de l'eau d'entrée ;
• du débit réel ;
• des performances documentées ;
• des éventuelles analyses réalisées.

Le risque microbiologique lié à un mauvais entretien

Le charbon actif réduit le chlore résiduel qui contribuait à limiter le développement microbien dans le réseau. Une cartouche humide et utilisée au-delà de sa durée prévue peut donc devenir un milieu favorable au développement de micro-organismes.

Cela ne signifie pas qu'un filtre à charbon correctement conçu et entretenu soit dangereux. Cela souligne simplement l'importance :

• du remplacement régulier de la cartouche ;
• du respect des conditions d'hygiène ;
• de l'utilisation de cartouches compatibles avec l'appareil ;
• de la désinfection du porte-filtre lorsque le fabricant la prévoit ;
• de l'absence de longues périodes de stagnation non gérées.

Comment comparer deux purificateurs à charbon actif ?

La seule mention « charbon actif » n'apporte pas suffisamment d'informations pour comparer deux appareils.

Les principaux avantages du charbon actif

• Il réduit efficacement le chlore libre et améliore souvent nettement le goût de l'eau.
• Il peut adsorber de nombreux pesticides et micropolluants organiques.
• Il fonctionne généralement sans électricité.
• Il ne produit pas nécessairement de rejet d'eau.
• Il conserve généralement les minéraux naturellement dissous.
• Il peut être combiné à une filtration mécanique ou à une membrane.
• Il existe sous différentes formes adaptées aux traitements collectifs et domestiques.

Ses principales limites

• Il n'agit pas avec la même efficacité sur toutes les molécules.
• Il ne réduit généralement pas les nitrates ou la dureté de l'eau.
• Il ne constitue pas, à lui seul, une protection microbiologique complète.
• Sa capacité diminue progressivement avec l'utilisation.
• Ses performances dépendent fortement du débit et du temps de contact.
• La matière organique naturellement présente dans l'eau peut entrer en concurrence avec les contaminants.
• La cartouche doit être remplacée avant une perte significative de performance.

Ce qu'il faut retenir

• Le charbon actif fonctionne principalement par adsorption.
• Sa structure poreuse lui permet de retenir de nombreuses molécules organiques.
• Il ne sert pas uniquement à réduire le chlore, les goûts et les odeurs.
• Il peut agir sur de nombreux pesticides, certains résidus médicamenteux et certains PFAS.
• Son efficacité dépend de la nature de la molécule et de la structure du charbon.
• La granulométrie influence la vitesse d'accès aux pores.
• La quantité de charbon influence la capacité totale.
• Un débit maîtrisé augmente généralement le temps de contact.
• Le charbon se sature progressivement et doit être remplacé.
• Les performances doivent être documentées pour chaque contaminant ciblé.

Chapitre 8 – Ultrafiltration

L'ultrafiltration est une technologie membranaire qui permet de retenir physiquement des particules extrêmement fines et de nombreux micro-organismes.

Contrairement au charbon actif, qui agit principalement par adsorption, l'ultrafiltration fonctionne comme une barrière physique. L'eau traverse une membrane comportant des passages extrêmement fins, tandis que les éléments trop volumineux restent retenus.

Elle occupe une position intermédiaire entre la microfiltration et les procédés membranaires capables de réduire une part importante des substances dissoutes, comme la nanofiltration ou l'osmose inverse.

Qu'est-ce que l'ultrafiltration ?

L'ultrafiltration, souvent désignée par l'abréviation UF, utilise une membrane dont les ouvertures sont plus petites que celles d'une membrane de microfiltration.

Les membranes destinées au traitement de l'eau présentent fréquemment une finesse située autour de 0,01 micron, mais cette valeur peut varier selon les produits et les procédés employés.

La valeur annoncée ne doit donc jamais être interprétée comme une caractéristique identique pour toutes les membranes d'ultrafiltration.

Comment fonctionne une membrane à fibres creuses ?

De nombreux purificateurs utilisent des membranes constituées d'un grand nombre de fibres creuses très fines regroupées dans une cartouche.

Chaque fibre ressemble à un minuscule tube dont la paroi est poreuse. L'eau doit traverser cette paroi pour rejoindre la sortie du purificateur.

Selon la conception de l'appareil, l'eau peut circuler :

• de l'extérieur vers l'intérieur des fibres ;
• de l'intérieur vers l'extérieur ;
• perpendiculairement à la membrane ;
• ou parallèlement à sa surface dans certains procédés professionnels.

Les particules et micro-organismes trop volumineux ne traversent pas les pores. Ils restent du côté de l'eau non filtrée ou s'accumulent progressivement à la surface de la membrane.

Que peut retenir l'ultrafiltration ?

Les performances dépendent de la membrane, de sa finesse réelle, de son intégrité et des conditions dans lesquelles elle est utilisée.

Une barrière efficace contre les bactéries

Les bactéries sont généralement plus grandes que les pores des membranes d'ultrafiltration utilisées pour l'eau potable.

Une membrane correctement conçue et intacte peut ainsi former une barrière très efficace contre de nombreuses bactéries présentes dans l'eau.

Il faut cependant distinguer :

• la finesse théorique de la membrane ;
• son intégrité réelle ;
• la qualité des assemblages et des joints ;
• les résultats obtenus lors d'essais sur l'appareil complet.

Qu'en est-il des protozoaires ?

Les protozoaires et leurs formes résistantes, comme certains kystes ou oocystes, possèdent généralement des dimensions nettement supérieures aux pores d'une membrane d'ultrafiltration.

Ils peuvent donc être retenus efficacement lorsque la membrane est intacte.

Cette capacité peut être particulièrement intéressante pour certaines eaux issues de puits, de forages ou de sources privées. Dans ces situations, l'installation doit néanmoins être définie à partir d'une analyse de l'eau et d'une évaluation complète du risque microbiologique.

L'ultrafiltration retient-elle les virus ?

La réponse ne peut pas être résumée par un simple « oui » ou « non ».

Les virus sont plus petits que les bactéries et peuvent présenter des dimensions proches du seuil de certaines membranes d'ultrafiltration. Leur rétention dépend notamment :

• de la taille et de la structure du virus ;
• de la finesse réelle de la membrane ;
• de la distribution de ses pores ;
• de l'intégrité des fibres ;
• de l'association éventuelle des virus à des particules plus grandes ;
• des conditions de pression et de fonctionnement ;
• des performances validées sur le système complet.

Que laisse passer l'ultrafiltration ?

Les minéraux et de nombreuses substances chimiques dissoutes sont beaucoup plus petits que les pores d'une membrane d'ultrafiltration.

L'ultrafiltration conserve-t-elle les minéraux ?

Oui, dans la grande majorité des installations domestiques, le calcium, le magnésium et les autres sels minéraux dissous traversent la membrane.

L'ultrafiltration permet donc d'obtenir une eau très finement filtrée sans réduire fortement sa minéralisation.

Elle ne doit pas être confondue avec :

• la nanofiltration, qui peut réduire une partie des substances dissoutes ;
• l'osmose inverse, qui réduit une proportion beaucoup plus importante des sels et molécules dissous ;
• l'adoucissement, qui cible spécifiquement le calcium et le magnésium.

Taille des pores et seuil de coupure

Les membranes ne sont pas toujours décrites de la même manière.

Les fabricants peuvent indiquer :

• une taille de pores nominale ;
• une taille de pores absolue ;
• une plage de tailles ;
• un seuil de coupure moléculaire, souvent appelé MWCO ;
• ou directement un niveau de réduction microbiologique mesuré.

Pore nominal et pore absolu

L'intégrité de la membrane

Une membrane d'ultrafiltration ne peut jouer son rôle de barrière que si elle reste intacte.

Une fibre endommagée, un joint défectueux ou un mauvais assemblage peut créer un passage permettant à l'eau de contourner la membrane.

Dans les installations collectives, différents tests d'intégrité peuvent être utilisés pour contrôler l'état des membranes. Dans un appareil domestique, la fiabilité dépend notamment :

• de la qualité de fabrication de la cartouche ;
• de la résistance mécanique des fibres ;
• du respect des limites de pression ;
• de la protection contre le gel ;
• du montage correct de la cartouche ;
• du remplacement aux intervalles prévus.

L'encrassement de la membrane

Au cours de l'utilisation, les éléments retenus s'accumulent progressivement sur la membrane. Ce phénomène est appelé encrassement ou colmatage.

Il peut être provoqué par :

• les particules et les matières en suspension ;
• les colloïdes ;
• certaines matières organiques ;
• le fer ou le manganèse précipités ;
• des micro-organismes et des biofilms ;
• des cristaux minéraux dans certaines conditions.

L'encrassement augmente la résistance au passage de l'eau et peut entraîner une baisse progressive du débit.

Pourquoi prévoir une préfiltration ?

Une préfiltration placée avant la membrane peut retenir les particules les plus grossières et ralentir son encrassement.

Elle est particulièrement utile lorsque l'eau présente :

• du sable ;
• de la rouille ;
• des boues ;
• une turbidité variable ;
• des particules provenant du réseau ou d'une ressource privée.

Le préfiltre ne remplace pas l'ultrafiltration. Il protège la membrane et lui permet de conserver plus longtemps un débit satisfaisant.

Filtration frontale et filtration tangentielle

Dans un système de filtration frontale, toute l'eau est dirigée vers la membrane. Les éléments retenus s'accumulent progressivement sur sa surface.

Dans une filtration tangentielle, une partie de l'eau circule parallèlement à la membrane et entraîne une partie des éléments retenus. Ce procédé est fréquent dans les installations professionnelles.

Le rétrolavage

Certains systèmes permettent d'inverser temporairement le sens de circulation de l'eau afin de détacher une partie des éléments accumulés sur la membrane.

Cette opération, appelée rétrolavage, peut :

• restaurer une partie du débit ;
• limiter l'accumulation de particules ;
• prolonger la durée de fonctionnement de la membrane ;
• réduire la fréquence des remplacements.

Le rétrolavage ne rend toutefois pas la membrane éternelle. Certains encrassements peuvent devenir difficiles ou impossibles à éliminer.

L'ultrafiltration nécessite-t-elle de l'électricité ?

De nombreux purificateurs sous évier fonctionnent directement avec la pression du réseau et ne nécessitent pas d'électricité.

Une pompe peut toutefois être nécessaire lorsque :

• la pression disponible est insuffisante ;
• le débit recherché est important ;
• la membrane présente une forte résistance hydraulique ;
• le système réalise des cycles automatisés de nettoyage ou de rétrolavage.

Produit-elle un rejet d'eau ?

Une ultrafiltration domestique fonctionnant en filtration frontale peut produire toute l'eau filtrée sans rejet permanent vers l'évacuation.

Certains systèmes utilisant un rétrolavage évacuent néanmoins ponctuellement une petite quantité d'eau afin d'éliminer les éléments retenus.

La présence ou l'absence de rejet dépend donc de la conception de l'appareil, et non du seul mot « ultrafiltration ».

Pression et débit

La pression disponible permet à l'eau de traverser la membrane. Lorsque la membrane se colmate, une pression plus importante est nécessaire pour conserver le même débit.

Le fonctionnement doit rester dans les limites prévues par le fabricant. Une pression excessive peut endommager la membrane, ses fibres ou les joints de la cartouche.

L'hygiène après la membrane

L'ultrafiltration ne fournit pas nécessairement de protection résiduelle après le traitement.

Une eau correctement filtrée peut être recontaminée si elle circule ensuite dans :

• un tuyau sale ;
• un réservoir mal entretenu ;
• un robinet contaminé ;
• une installation laissée longtemps en stagnation.

La partie située après la membrane doit donc rester propre et être entretenue selon les recommandations du fabricant.

Pourquoi associer ultrafiltration et charbon actif ?

Ces deux technologies répondent à des besoins différents.

Leur association peut permettre de traiter simultanément :

• les particules ;
• le chlore ;
• les goûts et les odeurs ;
• de nombreux pesticides et micropolluants organiques ;
• les protozoaires ;
• de nombreuses bactéries.

Comment comparer deux systèmes d'ultrafiltration ?

Les principaux avantages de l'ultrafiltration

• Elle forme une barrière très fine contre les particules et de nombreux micro-organismes.
• Elle retient généralement très efficacement les protozoaires et de nombreuses bactéries.
• Elle conserve le calcium, le magnésium et la majorité des minéraux dissous.
• Elle peut fonctionner sans électricité grâce à la pression du réseau.
• Elle ne nécessite pas nécessairement de rejet permanent d'eau.
• Elle peut fournir un débit direct au robinet selon la conception du système.
• Elle se combine efficacement avec le charbon actif.
• Certaines membranes peuvent être rétrolavées.

Ses principales limites

• Elle ne réduit pas efficacement la majorité des contaminants chimiques dissous lorsqu'elle est utilisée seule.
• Elle n'agit généralement pas sur les nitrates, la dureté ou les sels minéraux.
• Son action sur les virus dépend de la membrane et doit être validée.
• Elle peut se colmater lorsque l'eau contient beaucoup de particules ou de matières organiques.
• Son débit diminue progressivement en cas d'encrassement.
• Son efficacité dépend de l'intégrité parfaite des fibres et des joints.
• Elle ne fournit pas de protection résiduelle contre une recontamination après la membrane.
• Elle nécessite un entretien régulier et un remplacement périodique.

Pour quels usages l'ultrafiltration est-elle particulièrement adaptée ?

L'ultrafiltration peut être pertinente lorsque l'objectif est de :

• retenir des particules extrêmement fines ;
• améliorer fortement la limpidité de l'eau ;
• former une barrière contre les protozoaires et de nombreuses bactéries ;
• conserver les minéraux naturels de l'eau ;
• éviter le rejet permanent d'eau d'un osmoseur ;
• disposer d'un système compact fonctionnant sans réservoir ;
• compléter l'action du charbon actif.

Elle peut également être utilisée sur certaines ressources privées, mais une eau de puits, de forage ou de source doit toujours être analysée avant de définir la chaîne de traitement.

Ce qu'il faut retenir

• L'ultrafiltration fonctionne comme une barrière physique très fine.
• Elle retient les particules, les colloïdes, les protozoaires et de nombreuses bactéries.
• Son action sur les virus dépend de la membrane et des performances validées.
• Elle conserve généralement les minéraux dissous.
• Elle ne réduit pas, à elle seule, la majorité des pesticides, PFAS, nitrates ou résidus médicamenteux dissous.
• La valeur en microns ne suffit pas pour évaluer un appareil.
• L'intégrité des fibres et des joints est essentielle.
• Une préfiltration peut ralentir le colmatage.
• Le rétrolavage peut restaurer une partie du débit, mais ne répare pas une membrane endommagée.
• L'association avec du charbon actif permet une action complémentaire sur les contaminants chimiques organiques.
• L'entretien de toute la partie située après la membrane est indispensable pour éviter une recontamination.