Traitement de l’eau : zoom sur le filtre à charbon actif
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Chaque année, près de 89 milliards de contenants en plastique d’eau sont commercialisés dans le monde, un chiffre alarmant étant donné le caractère polluant de ce matériau. Bien que l’eau du robinet soit éco responsable, elle ne fait pas l’unanimité auprès des consommateurs en raison de sa composition jugée chlorée. Face à ce constat, le filtre à charbon actif se révèle une alternative idéale. Écologique et réutilisable, il purifie l’eau du robinet pour apprécier un breuvage propre, sain et sans danger pour la santé.
Qu’est-ce que le charbon actif ?
Voici toutes les informations concernant le charbon actif.
🔎 D’où vient le charbon actif ?
L’utilisation du charbon actif remonte à 1550 ans av. J.-C. dans la culture égyptienne. Il est obtenu par la carbonisation d’un matériau organique végétal (tiges de bambous, noix de coco, branches de chênes, etc.). Il est notamment retrouvé dans la culture japonaise, où il est confectionné avec du bois de chêne, et surnommé charbon Binchotan.
Son procédé d’obtention consiste préalablement au séchage du bois, puis à sa cuisson dans un four en terre de manière à le laisser consumer à 400 °C, et ce, durant plusieurs jours. En s’ouvrant, le four favorise la combustion du bois, dont la température avoisine les 1200 °C. Les pores du charbon actif libèrent alors le goudron s’y trouvant, ce qui lui confère une capacité d’adsorption élevée.
Bon à savoir : L’adsorption est à différencier de l’absorption. La première désigne un processus de surface à travers lequel les molécules s’agglutinent sur les surfaces.
🔎 Qu’est-ce que le filtre au charbon actif ?
La filtration au charbon actif constitue un procédé largement utilisé pour assainir et purifier l’eau. Elle consiste à oxyder et à biodégrader les matières organiques ainsi qu’à absorber ou à débarrasser certains micropolluants afin d’améliorer la couleur, l’odeur et le goût de l’eau.
Ce phénomène physique est nommé adsorption ou adhérence des matériaux indésirables à la surface d’un solide, et ce, sans réaction chimique. Ainsi, le filtre doté de grains de charbon actif attire les bactéries.
D’ailleurs, le charbon actif est sans conteste l’un des composants adsorbants connus. En effet, il présente une structure particulièrement poreuse, dont la surface croît au contact de l’eau. Par ricochet, cela augmente sa capacité d’absorption et de dégradation des micropolluants (pesticides) et des matières organiques par voie microbiologique.
Focus sur la filtration à charbon actif : fonctionnement dans les machines industrielles
La filtration à charbon actif est particulièrement plébiscitée dans les usines de distribution d’eau et les centres d’épuration des eaux usées.
🤔 Quel est le rôle de la filtration avec du charbon filtrant ?
Le rôle du filtre au charbon actif se résume à ses trois applications courantes :
L’élimination du chlore libre
Le filtre à charbon actif a la capacité de purifier toutes sortes d’eaux, qu’elles contiennent du dioxyde de chlore ou du chlore libre. Il permet ainsi d’obtenir une eau propre, potable et sans danger pour la santé.
L’élimination des pesticides
Le principe d’adsorption du charbon actif est l’idéal pour supprimer toutes sortes de matières organiques, incluant la majorité des solvants et des pesticides. Chaque dispositif présente une capacité d’adsorption lui étant propre. Le résultat dépend ainsi du choix du charbon actif ainsi que de son dimensionnement.
L’élimination des odeurs et du goût
Les filtres à charbon actif sont également efficaces pour éliminer les odeurs et le mauvais goût de l’eau. De même, ils absorbent la couleur de l’eau, qui s’en trouve améliorée.
En somme, ses fonctions consistent à retenir les dernières matières en suspension, les pesticides et les matières organiques ayant franchi l’étape de la décantation.
👉 Comment se déroule l’adsorption ?
Avant de comprendre le processus de filtration à charbon actif, il est important de connaître le mécanisme de l’adsorption.
L’adsorption correspond au transfert d’un état liquide renfermant de l’adsorbat vers un état solide, en retenant les solutés à la surface du charbon actif : adsorbant.
Ce processus comprend quatre étapes :
Étape 1 : une phase rapide, marquée par le transfert de la particule.
Étape 2 : également rapide, cette phase se traduit par l’acheminement de l’eau liée vers le charbon.
Étape 3 : sous l’action du gradient de concentration, il se produit une diffusion interne dans le charbon.
Étape 4 : ou l’adsorption dans un micropore, une phase également rapide.
De manière générale, le niveau d’activité de l’adsorption repose sur la quantité de la substance dans l’eau, sa polarité et sa température. Ainsi, une substance dite polaire (ou soluble dans l’eau) est difficilement éliminée par le charbon actif, contrairement à une autre non polaire.
Pour les applications de traitement d’eau dans les procédés des industries alimentaires, la filtration au charbon actif est souvent accompagnée d’une désinfection UV.
💧 Robinet : comment filtrer de l’eau avec du charbon activé pour une eau potable ?
Pour purifier l’eau du robinet, il existe deux types de charbons actifs : le charbon actif granulaire (GAC) et le charbon actif en poudre (PAC). Le premier est généralement utilisé dans le traitement de l’eau et présente une capacité d’adsorption élevée.
Chaque variante présente un mécanisme spécifique.
Le charbon en poudre
Le charbon en poudre est composé de particules mesurant entre 10 et 50 mm. Il est généralement utilisé en association avec les traitements de clarification. Son introduction dans l’eau se fait en continu avec les réactifs de floculation. L’objectif est que le charbon s’insère dans les flocs, puis extrait de l’eau avec ces derniers. Pour une filtration optimale, il est conseillé d’utiliser un décanteur à lit de boues, augmentant ainsi le temps de contact entre le charbon et l’eau mais aussi les capacités de saturation vers l’équilibre.
Le charbon actif granulé
Comme son nom l’indique, ce type de charbon se présente sous forme de grains. Son utilisation s’effectue plutôt à travers un lit filtrant, qui sera traversé par l’eau à filtrer. Les impuretés présentes subissent alors une extraction méthodique qui se déroule comme suit : l’eau exempte de polluants s’associe aux fractions de charbon moins saturées, en d’autres termes, devenues actives.
🤔 Est-ce que les cartouches de filtre au charbon actif filtrent les pesticides ?
Comme vu plus haut, l’adsorption est une technique efficace pour éliminer la matière organique, en l’occurrence lorsque la charge moléculaire est élevée et la polarité faible. Outre les phénols, les agents tensio-actifs ou les métaux lourds, les cartouches au charbon actif filtre sont efficaces contre les pesticides grâce au processus d’adsorption.
👉 Quels sont les effets secondaires du charbon actif végétal en vrac ?
Vous êtes tenté d’utiliser du charbon végétal pour purifier l’eau pour votre établissement ? Il s’agit généralement de le placer dans une carafe remplie. Une fois en contact avec l’eau, cette matière adsorbe les composants polluants présents, comme les toxines, le chlore ainsi que les produits chimiques. En d’autres termes, elle agit sur la qualité de l’eau et n’est pas directement ingérée par l’organisme.
Le charbon actif ne présente aucun danger sur la santé, sauf dans de rares cas où il provoque des ballonnements ou une constipation. Pour réduire ce risque, il est préférable d’utiliser un filtre à charbon actif prêt à l’emploi et soigneusement étudié à cet usage.
Chez Behring, nous privilégions une technologie de filtration brevetée pour nos fontaines à eau mettant à l’honneur la microfiltration au charbon actif. Ce processus adsorbe les agents chlorés, les micros contaminants et les mauvaises, tout en préservant les minéraux essentiels de l’eau. Néanmoins, toutes les bactéries ne sont pas éliminées par la microfiltration au charbon actif, c’est pourquoi, Behring a breveté une technologie de cavitation et de contrôle UV permettant de garantir une eau 100% sécurisée, conforme à la norme Q2.8 de l’ARS pour les établissements de santé entre autres.
