Qu’est-ce que la filtration ?
La filtration est un procédé qui permet d’éliminer différentes impuretés (ou substances spécifiques que l’on souhaite conserver) présentes dans un liquide. Ce liquide à filtrer est généralement de l’eau bien qu’il puisse être un autre fluide comme une huile. Le but de la filtration peut être de garantir la qualité et la pureté. Dans le cas de l’eau, la filtration est souvent utilisée pour la rendre potable ou ultra pure.
Les processus de filtration peuvent être divers tels que des systèmes de filtration mécanique, chimique ou encore biologique. En fonction de leur nature et de leurs particularités ils peuvent différents type de polluants.
Par exemple, l’eau peut contenir une grande diversité de polluants, dont la taille varie de plusieurs millimètres à des tailles inférieures au nanomètre.
Parmi les plus visibles, on retrouve les microplastiques et les particules d’argile, qui mesurent de quelques microns à plusieurs centaines de microns. Les sédiments plus grossiers, comme le sable, atteignent le millimètre tandis que les algues restent de l’ordre de quelques dizaines de microns. Les contaminants biologiques, tels que les bactéries et les virus, sont plus petits : les premières mesurent entre 1 et 5 microns, tandis que les virus descendent en dessous de 0,1 micron. Enfin, les polluants chimiques comme les pesticides, les sels dissous et les ions métalliques sont encore plus infimes, souvent inférieurs au nanomètre. Ces différences de taille influencent directement les méthodes de filtration employées pour assainir l’eau et garantir sa pureté.
Dans un contexte où la pollution de l’eau devient une problématique majeure dans le monde, la filtration joue un rôle clé pour assurer un accès durable à une eau propre et potable. Que ce soit pour les particuliers, les villes, les communes, les industriels ou les agriculteurs, disposer d’un système de filtration performant permet non seulement d’améliorer la qualité de l’eau consommée, mais aussi dans certains cas de prolonger la durée de vie des installations et équipements.
Le CRSEH développe notamment des solutions de filtration pensées pour offrir des solutions durables, en retirant notamment au maximum les consommables tels que le charbon actif mais aussi en offrant un entretien minimal grâce à, par exemple, des solutions de rétrolavage (lavage par pression inverse). L’objectif est d’offrir une alternative robuste et écologique, capable de fonctionner dans des conditions extrêmes sans nécessiter d’interventions fréquentes.
Filtration mécanique vs filtration chimique
La filtration mécanique utilise des barrières physiques, comme des membranes ou des filtres, pour retenir les particules en suspension. Ce type de filtration est particulièrement efficace pour éliminer les sédiments, la rouille et certains micro-organismes. Des substances plus petites, hormis dans le cas de certaines technologies, sont donc conservées dans l’eau, il peut s’agir des minéraux (calcium, magnésium…) mais aussi de virus, métaux lourds ou encore de résidus médicamenteux. En outre, aujourd’hui, une grande partie des petites installations de filtration (domestiques, camping-cars…) utilisent des filtres en polypropylène jetables. Ces filtres jetables peuvent posséder un impact environnemental conséquent et être une source importante de déchets souvent non recyclables, des alternatives plus durables existent notamment avec les filtres lavables par pression inverse. En fonction de la technologie utilisée, la filtration via une méthode mécanique peut s’avérer durable, facile à entretenir et sans utilisation de consommables.
À l’inverse, la filtration chimique repose sur l’usage de substances réactives, comme le charbon actif, pour absorber ou neutraliser certains contaminants. Si elle peut être efficace pour éliminer des polluants spécifiques (comme le chlore ou certains pesticides), elle présente plusieurs inconvénients : une durée de vie limitée des cartouches, un besoin de surface d’échange suffisante pour éliminer toutes les substances, la nécessité de renouveler les consommables et un impact environnemental non négligeable.
Dans le cadre de la problématique environnementale actuelle et du besoin croissant d’obtenir des approches durables et financièrement économiques sur le long terme le CRSEH travaille sur l’élaboration de systèmes pour la filtration. Ces derniers sont conçus pour éviter autant que possible le recours aux procédés chimiques et cartouches jetables. Grâce à un système innovant, nous développons des filtres « autonettoyants » et durables qui assurent une filtration continue, sans perte de performance et sans besoin de remplacement fréquent.
Filtration au charbon actif
La filtration au charbon actif est une solution largement adoptée pour le traitement et la potabilisation de l’eau, notamment par les municipalités. Ce procédé repose sur la capacité d’adsorption du charbon actif, un matériau poreux conçu pour capter et retenir une grande variété de contaminants organiques et inorganiques. Bien que ce dernier possède des propriétés d’absorption, il est important de ne pas confondre l’absorption avec d’adsorption. Ce sont bien ces propriétés d’adsorption qui ont fait du charbon actif une solution massivement utilisée dans le monde. Celui-ci s’avère efficace pour retenir les pesticides, les résidus de médicaments ainsi que certaines substances responsables du goût désagréable dans l’eau.
Le charbon actif utilisé pour la filtration se présente majoritairement sous deux formes principales : le charbon actif en poudre (CAP) et le charbon actif en grains (CAG). Le CAP est souvent employé en traitement ponctuel, ajouté directement dans l’eau avant d’être filtré, tandis que le CAG est plus courant dans les filtres fixes qui assurent une filtration continue. Par exemple, dans les installations domestiques on retrouve des cartouches de charbon en grain pour la filtration.
L’un des principaux avantages de la filtration au charbon actif est sa grande polyvalence : elle peut être intégrée dans divers systèmes de traitement, depuis les petites unités domestiques jusqu’aux grandes infrastructures municipales. Son principal désavantage réside dans le besoin de le changer régulièrement pour un nouveau charbon activé exempt de polluants. Ce dernier, majoritairement importé d’Asie, participe activement au réchauffement climatique en raison de son impact énergétique conséquent. De plus, la crainte quant au manque de cette ressource se fait de plus en plus sentir par les organismes l’utilisant en raison de l’augmentation mondiale progressive de son utilisation pour lutter contre la pollution de l’eau. De nombreuses villes, communes et municipalités l’utilisent pour améliorer la qualité de l’eau du robinet, surtout face à la présence croissante de polluants émergents (tels que les polluants éternelles : PFAS, PCB, DDT, chlordécone, endrine, dioxines, furanes…).
Information complémentaire : il est important de connaître la nature et la concentration en polluants de son fluide à filtrer afin de pouvoir changer ou régénérer le charbon au bon moment et donc garantir une eau potable de qualité.
Le rétrolavage
Le rétrolavage, ou lavage par pression inverse, est un processus de filtration visant à maintenir l’efficacité d’un système et à prolonger la durée de vie de chaque partie sans recourir à des consommables jetables. Ce procédé repose sur un principe simple : inverser le flux du fluide filtré pour déloger et expulser les impuretés accumulées dans le dispositif filtrant. En supprimant ces dépôts, le système de filtration retrouve sa performance initiale sans nécessiter un remplacement fréquent des filtres, réduisant ainsi les coûts et l’impact environnemental.
Dans un contexte où les solutions durables et autonomes deviennent une priorité, le rétrolavage s’impose comme une alternative robuste aux systèmes de filtration jetables. L’utilisation de filtres autonettoyants permet d’éliminer les contraintes liées à l’entretien régulier et aux consommables parfois coûteux et non recyclables. Contrairement aux cartouches filtrantes classiques (comme celles aux polypropylène PP) qui doivent être remplacées régulièrement, les filtres lavables par pression inverse offrent une durabilité accrue et un entretien plus simple. Ce principe est particulièrement intéressant pour les installations industrielles, agricoles, municipales ou domestiques autonomes où les volumes d’eau traités sont importants et où l’accumulation de contaminants peut rapidement compromettre la performance des équipements.
Le processus de rétrolavage fonctionne généralement en plusieurs étapes. Tout d’abord, la filtration classique retient les impuretés, accumulant progressivement des particules sur la surface ou à l’intérieur du dispositif filtrant. Avec le temps, cette accumulation crée une obstruction qui réduit le débit d’eau et augmente la pression différentielle à travers le filtre, ce qui signale le besoin de nettoyage. Lors du rétrolavage, le flux d’eau est inversé à une pression adaptée afin d’évacuer les dépôts accumulés, tout en préservant l’intégrité du filtre. Une fois le cycle de nettoyage terminé, la filtration classique peut reprendre sans altération de la qualité du traitement. Toutefois, bien que le rétrolavage présente de nombreux bénéfices, il nécessite une gestion optimisée du cycle de rétrolavage pour éviter une surconsommation d’eau ou une baisse d’efficacité du filtre au fil du temps.
Différentes technologies intègrent aujourd’hui des systèmes de rétrolavage, allant des filtres à sable et à billes de verre, utilisés dans les stations de traitement de l’eau potable et des piscines, aux membranes filtrantes autonettoyantes présentes dans les unités de traitement industriel. Dans les systèmes les plus avancés, le rétrolavage peut être automatisé grâce à des capteurs mesurant la pression différentielle ou la turbidité, permettant ainsi un entretien sans intervention humaine fréquente. Certains systèmes permettent même de récupérer l’eau usée du rétrolavage pour une seconde filtration ou une réutilisation dans d’autres applications, minimisant ainsi le gaspillage hydrique. Il constitue donc une des solutions les plus éco-responsable pour le traitement de l’eau.
Dans une démarche de développement durable et d’optimisation des procédés de filtration, le CRSEH conçoit des systèmes exploitant le rétrolavage pour minimiser l’utilisation de consommables tout en garantissant une efficacité maximale. Ces systèmes innovants visent à garantir une filtration performante, même dans des conditions extrêmes, tout en offrant une maintenance simplifiée et un coût d’exploitation réduit. Grâce à des solutions adaptées et automatisées, le rétrolavage s’inscrit ainsi comme une réponse pertinente aux enjeux actuels du traitement de l’eau, qu’il s’agisse d’une application domestique, industrielle ou municipale.
L’avenir de la filtration face aux défis environnementaux
Avec l’augmentation de la pollution et la raréfaction des ressources en eau, la filtration doit évoluer pour répondre aux défis environnementaux et sociaux. Les solutions du futur devront être non seulement plus performantes et éco-responsables, mais aussi accessibles à tous, y compris aux populations vivant dans des régions où l’eau potable est une ressource rare et précieuse.
Au CRSEH, nous innovons continuellement pour développer des systèmes de filtration durables, autonomes et économes en énergie. La réduction de la consommation électrique, l’élimination des consommables inutiles et l’optimisation des performances sont au cœur de nos recherches. Mais nous nous engageons aussi à rendre ces technologies accessibles aux communautés les plus vulnérables, en favorisant des solutions simples, robustes et adaptées aux contextes où l’accès à l’eau potable reste un défi quotidien.
L’objectif est de garantir une eau de qualité pour tous, tout en minimisant l’impact écologique. En travaillant main dans la main avec des ONG, des collectivités et des initiatives locales, nous voulons contribuer à un accès équitable à l’eau potable, car l’eau est un droit fondamental et ne devrait être un privilège pour personne.