Eau : la purifier
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Prélèvement et préparation
L’eau douce, élément essentiel à la vie, peut être issue de nombreuses origines (source, lac, mare, pluie, neige…) Elle peut être courante, claire et oxygénée, ou trouble et stagnante.
Elle peut paraître propre ou sale en fonction du lieu où elle est collectée mais dans tous les cas, il faut essayer de prélever l’eau la plus claire possible et le plus en amont possible des sources de pollutions potentielles (cadavres d'animaux, déjections, rejets chimiques…) .
Si elle ne l’est pas, il est nécessaire de faire une décantation ou une pré-filtration :
- la faire décanter, quand elle est troublée par des matières minérales (eau boueuse). Le principe consiste à laisser reposer l’eau, afin que les particules minérales, plus denses que l’eau, tombent au fond et que l’eau se clarifie en surface où elle sera prélevée. La décantation peut se faire naturellement dans une mare ou un trou d’eau ;
- la pré-filtrer quand elle est troublée par des particules organiques dont la densité est, en général proche de celle de l’eau. Le pré-filtrage se fait avec des moyens de filtration grossiers : filtre à café, pièces de tissus (bandana, vêtement), bouteille dont on découpe le fond et perce le bouchon, que l’on place à l’envers et remplit d’éléments de granulométries différentes, pompe capillaire consistant à utiliser la capillarité des fibres d’un corde ou d’un tissu.
Dans tous les cas on obtient une eau débarrassée des macro particules.
Les risques
Une eau, même parfaitement claire, naturellement ou par pré-traitement, peut être contaminée par un ou une combinaison des trois facteurs risques suivants :
- Les Risques radiologiques
- C’est un cas de figure heureusement exceptionnel et lié à des points particuliers de pollution (Tchernobyl). Le risque provient des particules radioactives en suspension dans l'eau. Ces particules peuvent être filtrées mais le filtre est alors contaminé.
- Les Risques chimiques
- Les pollutions chimiques sont nombreuses et variées (pesticides, nitrates, métaux lourds) et le risque est proportionnel à la concentration. Issus des activités humaines, ces produits chimiques sont dangereux pour la santé et en particulier, lors d’une consommation régulière. Leur nature les rend difficiles à éliminer, le choix du lieu où est prélevée l’eau est donc important : éviter les sorties de canalisation, eau en aval de cultures intensives… En montagne, l'eau peut être impropre à la consommation régulière du fait de sa forte teneur en minéraux (magnésium, fluor…).
- Les Risques microbiologiques
- L’eau d’où qu’elle vienne est un milieu où vivent de nombreux organismes : protozoaires, bactéries, cyanobactéries, parasites et virus. Les protozoaires (giardia, amibes) sont souvent présents dans des eaux souillées par les animaux. Les bactéries se développent et vivent dans toutes sortes de sources d’eau. À l’inverse, les virus ne se développent pas dans l’eau ; pour cela, ils ont besoin d’un hôte vivant. Cependant ils peuvent survivre dans l’eau le temps de trouver cet hôte. Les virus se fixent souvent sur des particules de taille supérieure à 0,2 microns, d’où une efficacité partielle des filtres simples, à considérer avec précaution. Les risques de virus sont donc faibles en Europe, mais beaucoup plus importants dans d'autres régions du globe (Afrique, Asie…)
La purification
Pour purifier l’eau, il existe plusieurs techniques :
- par ébullition
- par traitement chimique (iode, micropur, etc.)
- par filtrage mécanique (filtres)
- par les UV
- par oxydation
- par distillation
- par osmose inverse
À noter simplement que l'oxygénation de l'eau, uniquement en secouant sa gourde, participe à la destruction des organismes anaérobies.
L’ébullition
C’est la technique traditionnelle utilisée dans le monde entier et qui ne demande que très peu de matériel. Elle fonctionne bien, sur tous les types de contaminants organiques, mais reste inefficace contre les polluants chimiques et radiologiques.
Il existe de nombreuses études qui donnent des durées d'ébullition différentes et il existe des organismes qui résistent à plusieurs heures d'exposition à 100°C. Le virus de l’hépatite A, qui est des plus résistants, est rendu inactif par une minute d’ébullition à 100°C (cela est parfois controversé). Des organismes de santé considèrent donc qu’une ébullition d’une minute détruit ou désactive les principales sources de contamination organique et peut donc être considéré comme raisonnable.
Attention à cette règle en altitude : En dessous de 1 000 mètres, l’eau bout aux alentours de 100°C. En altitude, l’eau bout à une température inférieure : plus on est haut, plus la pression atmosphérique est basse et plus le point d’ébullition de l’eau est bas, et donc plus l’efficacité diminue (93°C à 2 000m, 90°C à 3 000m, 86.5°c à 4 000, 83.5°C à 5 000m, 80°C à 6 000m). Au-dessus de 2 000 mètres, l’usage est de laisser bouillir l’eau 3 minutes (à noter que la pasteurisation qui s’effectue à environ 70°C détruit encore un certain nombre de bactéries pathogènes).
L’ébullition a le gros intérêt d’anéantir les parasites (protozoaires…), ce qui est plus délicat à effectuer par le biais de l’assainissement chimique. En revanche, certains protozoaires, une fois enkystés peuvent résister à de très fortes températures.
C'est vraisemblablement, la méthode la plus efficace sur les biologiques et la plus sûre (pas de risques d'inefficacité liée au PH, à la dégradation des chimiques…). Elle a également l'avantage de ne pas ajouter d'éléments chimiques dans l'eau. L’inconvénient de la technique est qu’il faut du combustible et du temps.
Le traitement chimique
Le principe consiste à mettre un produit dans l’eau et à attendre entre 30 minutes et deux heures avant de pouvoir consommer l’eau. Cette technique n’est d’aucun effet contre les polluants chimiques, elle est également d’une efficacité incertaine contre les parasites. En revanche, elle est très efficace contre les virus et les bactéries.
Les différent types de traitements chimiques :
- Les ions d’argent (Micropur MT1) : Pas de goût, nécessite 2 heures d’attente avant consommation, permet de conserver l’eau 6 mois. Insuffisant pour un purification initiale.
- Les ions d’argent + DCCNa (Micropur Forte) : agit en 30 min, un peu de goût. Ce n'est qu'un purificateur chloré ajouté aux ions d'argent.
- Molécule DCCNa (Aquatabs, Micropur Forte, Micropur MC 1T) : le DCCNa présente une meilleure efficacité que l’agent chloré utilisé dans le Micropur forte. Elle est maintenant utilisée dans les Micropur Forte MF 1T
- Dioxyde de chlore (Micropur Express/MP1) : temps de contact encore plus court (30 minutes sur les parasites), et action renforcée sur les parasites.
- Javel (hypochlorite de sodium) : 3 gouttes de javel à 12° pour 1 L d’eau. 2 heures sont nécessaires au traitement complet. L’inconvénient de l’hypochlorite de sodium c’est qu’il interagit avec les particules en suspension. Il faut donc une eau parfaitement claire pour qu’il soit efficace. Les composés chlorés sont également (très) sensibles au PH de l'eau et à la température qui dégrade leur efficacité (doubler les temps de contact, cumulatif si PH + température). Attention également au dosage !
Le dosage est généralement fait grâce à des mesures à posteriori : on mesure le chlore libre qui reste après la désinfection (30 min). Le fait qu'il reste du chlore signifie qu'il y en avait suffisamment puisqu'il n'a pas été entièrement consommé. Ce chlore résiduel à aussi l'avantage de protéger l'eau contre une ré-infection, ce qui explique qu'on en mette, même quand c'est un autre procédé qui est utilisé pour le traitement de l'eau. Dans les réseaux de distribution d'eau potable, on trouve entre 0.1 mg/l (minimum réglementaire français) et 0.7 g/l (ville de New-York) de chlore résiduel.
Quand l'eau risque d'être transportée et stockée dans des conditions douteuses (camp de réfugiés, etc.), le dosage conseillé est plus fort : de 0.2 mg/l à 0.5 mg/l pour MSF jusqu'à 0.5 à 2 mg/l pour CARE.
La mesure du chlore résiduel permet de détecter les erreurs : mauvais dosage, mauvais produits, impuretés organiques ou récipients métalliques qui consomment le chlore. Il semble assez simple à faire, puisque le matériel pour surveillance de l'eau piscine convient.
Néanmoins, on n'a pas toujours sur soi sa panoplie de petit chimiste. Il y a donc des recommandations pour le dosage « en aveugle. »
En résumé : 2 mg/l pour les eaux relativement sûres (eaux claires, pas de risque d'épidémie, pas de pollution animale évidente), 5 mg/l pour des eaux douteuses. 10 mg/l pour des eaux turbides (qu'on aura décantées et filtrées avant désinfection).
Le chlore, on peut le trouver, entre autres, dans l'eau de Javel (hypochlorite de sodium). En France, elle est vendue sous forme concentrée en berlingots de 25 cl ou en bouteilles. La quantité de chlore actif est indiquée sur l'emballage. Malheureusement, souvent exprimée en degré chlorométrique ou en pourcentage, ce qui n'est pas très utile puisque la densité varie selon la concentration en hypochlorite.
Normalement on a :
- Berlingots : 36°, 9.82% de chlore actif, soit 114 g/litre
- Bouteilles :
- 12°, 3.6% de chlore actif, soit 38 g/litre
- ou : 9°, 2.7% de chlore actif, soit 29 g/litre
À noter que l'eau de Javel se conserve mal. Un berlingot à 36° perd à peu près la moitié de son chlore actif en un an à température de 25°, les deux tiers à 40°. Pour des concentrations plus basses, la perte est moins rapide.
Dosage pour les gros volumes : quantité d'eau que peut traiter un berlingot. Calcul : un berlingot = 1/4 litre à 114 g/l, soit 28 500 milligrammes de chlore actif. Quantité traitable en m3 = 28.5 / (dose souhaitée en mg/l)
conservation d'une eau déjà potable
- pour 0.1 mg/l : 285 m3
- pour 0.2 mg/l : 143 m3
- pour 0.5 mg/l : 57 m3
- pour 2 mg/l : 14 m3
- désinfection
- pour 2 mg/l : 14 m3
- pour 5 mg/l : 5.7 m3
- pour 10 mg/l : 2.9 m3
Dosage pour un litre d'eau : nombre de gouttes d'eau de Javel par litre. Calcul : une goutte fait 0.05 ml (à vérifier). Avec de l'eau de Javel à 12°, 38 g/litre, une goutte contient 38000/1000*0.05 = 1.9 mg de chlore libre. Nombre de gouttes = (dose souhaitée en mg/l) / 1.9
conservation d'une eau déjà potable
- pour 0.1 mg/l : 0.05 goutte/litre (19 litres par goutte)
- pour 0.2 mg/l : 0.11 goutte/litre (9.5 litres par goutte)
- pour 0.5 mg/l : 0.26 goutte/litre (3.8 litres par goutte)
- pour 2 mg/l : 1 goutte/litre
désinfection
- pour 2 mg/l : 1 goutte/litre
- pour 5 mg/l : 3 gouttes/litre
- pour 10 mg/l : 5 gouttes/litre
- Iode : Désinfectant très efficace, ayant une action (limitée) également sur les parasites, mais attention aux problèmes thyroïdiens et aux risques d’allergie en usage prolongé. Il est également fortement déconseillé aux femmes enceintes. Dosage : 5 à 10 gouttes par litre, disponible en pharmacie sous forme d’alcool iodé (2%). Le goût désagréable de l'iode peut être neutralisé par des comprimés de vitamine C.
- Hydrochlorazone : Ce produit est jugé d’efficacité inférieure aux autres moyens de traitement.
- Le permanganate de potassium : KMnO4. Il permettrait une oxydation des organismes vivants. Ce produit est jugé d’efficacité inférieure aux autres moyens de traitement. Il a également le défaut de colorer l'eau.
À noter :
- Plus l’eau est froide et plus l’action des agents désinfectants prend du temps, il faut donc laisser agir plus longtemps dans ce cas.
- Les traitements chimiques peuvent dégrader le goût et l'aspect (couleur pour le KMnO4) de l'eau.
- Tous ces produits chimiques sont toxiques à haute dose et/ou sur le long terme : limiter l'utilisation dans le temps, essayer de « panacher » les chimiques.
Le filtrage mécanique
Le principe est de forcer l’eau à passer à travers des pores plus ou moins grands. L’eau est mise sous pression par une pompe. Plus les pores sont petits et plus il est difficile de faire passer de l’eau au travers. Actuellement la porosité des filtres du commerce est de l’ordre de 0,2 microns.
Les parasites et les bactéries, qui sont volumineux, sont très bien arrêtés par ces filtres, mais les virus qui sont plus petits passent au travers. C’est pourquoi, en cas de doute sur l’eau, il faut aussi la traiter chimiquement.
Certains filtres ont des étages actifs (iode), souvent couplés avec des étages mécaniques, qui n’agissent pas comme un filet qui retient, mais qui vont détruire ou désactiver, à l’instar de l’assainissement chimique, les organismes vivants qui passent au travers ; cela est très utile pour les virus qui ne sont pas arrêtés par le filtrage. En revanche, on retrouve les effets négatifs liés à l’utilisation de l’iode sur la thyroïde.
D’autres filtres ont des étages au charbon. Les toutes petites molécules responsables des saveurs vont être partiellement absorbés par le charbon, l’eau aura alors moins mauvais goût. Le filtre à charbon aurait également un effet réducteur sur les pollutions chimiques. L’ultime solution est le filtre avec un étage iode qui détruit les virus et un étage charbon qui capte le goût de l’iode libérée. Dans des conditions défavorables (température), l'eau doit être laissé au repos après avoir traversé le filtre afin que l'iode agisse.
Certains fabricants dispersent des particules d’argent dans leurs éléments filtrants pour éviter la prolifération des bactéries, au sein même du filtre, entre deux utilisations.
Inconvénients du filtrage :
- débit limité : 1 litre par minute dans le meilleur des cas.
- il faut nettoyer régulièrement le filtre dont les pores s’obstruent, surtout quand l’eau est chargée.
- Les filtres (notamment céramique) sont compromis si il y a une fissure (risques liés aux chocs, au gel)
À noter par ailleurs que certains filtres fonctionnent simplement par gravitation, il n’est alors plus nécessaire d’apporter de l’énergie au système, l’eau est filtrée comme si elle sourdait après avoir traversé plusieurs strates filtrantes.
Le traitement UV
Le principe s’appuie sur la propriété qu’ont les UVC de bloquer la duplication d’ADN des germes pathogènes. La méthode la plus simple consiste à oxygéner de l’eau, puis à l’exposer dans un récipient transparent aux rayons direct du soleil, pendant au moins 5 heures d’affilée. Les UV détruisent les microorganismes présents dans l’eau. Il existe également à l’heure actuelle, des lampes à UV portables destinées au traitement de l’eau en randonnée. C’est une méthode qui détruirait 99,9% des bactéries, 99.9% des virus et 99,9% des protozoaires. Ses inconvénients : elle nécessite l’utilisation de batteries. Elle n’a aucun impact sur les polluants chimiques.
L'oxydation
On peut signaler les oxydants puissants qui sont très efficaces mais ne se conservent pas et doivent être produits sur place à partir d'eau salée sur laquelle on applique un courant électrique : un seul appareil commercial "MSR Miox".
La distillation
La distillation consiste à faire bouillir l'eau afin de la transformer en vapeur qui est ensuite récupérée par condensation sur un élément plus froid la débarrassant ainsi de tous les éléments polluants (ou du sel pour l'eau de mer). Étant donné la difficulté de mise en œuvre, dans un cadre d'activités nature ou de survie, de cette solution, elle n'est citée que pour mémoire.
L'osmose inverse
Le principe s'appuie sur la capacité de l'eau à traverser une membrane de très faible porosité (0,0001 micron) grâce à la pression. Seule la molécule d'eau traverse la membrane, laissant derrière elle, tous les éléments polluants. Étant donné la difficulté de mise en œuvre, dans un cadre d'activités nature ou de survie, de cette solution, elle n'est citée que pour mémoire.
Sources
- Les nombreux posts de l'ancien forum* Les pages du cimed :
