Adoucissement de l'eau

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Adoucisseur d'eau et tuyauterie associée

L'adoucissement de l'eau est un procédé de traitement destiné à réduire la dureté de l'eau (due à la présence des sels alcalino-terreux : carbonates, sulfates et chlorures de calcium et de magnésium).

Cette opération entre parfois dans le cadre de l'épuration physicochimique de l'eau où elle peut accompagner d’autres modalités de traitement de l'eau (filtration, désinfection, dénitratation, dénitrification, traitement des pesticides) en vue de sa distribution comme eau potable ou pour des usages techniques nécessitant une eau déminéralisée.

Mesure de la dureté de l'eau[modifier | modifier le code]

La dureté de l'eau ou titre hydrotimétrique (TH), s'exprime en degré français (°f) ou en ppm et mesure la quantité de carbonates de calcium et de magnésium en solution dans l'eau. Il ne faut pas la confondre avec le pH qui est le potentiel hydrogène qui mesure l’acidité ou la basicité d'un liquide. La dureté de l'eau varie d'une ville à l'autre selon les points de captage pour la production d'eau potable[1].

L'eau est dite « douce » en dessous de 15 °f et « dure » ou « chargée » au-delà de 25 °f (voir la plage de valeurs du titre hydrotimétrique).

Les normes NF proposaient un réglage entre 12 °f et 15 °f en TH résiduel. Aujourd'hui[Quand ?] les normes CE n'imposent aucun réglage. Les professionnels de l'adoucissement recommandent un réglage entre 8 °f et 10 °f [réf. nécessaire]. Il est par ailleurs déconseillé (pour l'usage domestique) de descendre à 0 °f, bien que dans certaines régions, comme le Massif central, l'eau soit naturellement très douce (avoisinant 0 °f). L'eau adoucie n'est pas une eau naturellement douce.

Enjeux, intérêt et limites[modifier | modifier le code]

Les eaux modérément calcaires, à la différence d'autres eaux très minéralisées ne sont pas toxiques, mais elles posent des problèmes de biofilms, de colmatage de conduites d'eau, tuyauteries et matériels domestiques (chaudières, machines à laver, fers à repasser…) et lavent un peu moins bien les textiles (car moussant moins).

Une eau trop déminéralisée peut inversement poser des problèmes toxicologiques et écotoxiques induits par la solubilisation de métaux toxiques (par exemple en présence de tuyauteries anciennes en plomb ou de soudures contenant du plomb source de saturnisme et de corrosion accélérée de certains tuyaux ou contenants.

La présence dans l'eau de certains adjuvants (même à faibles doses) peut inhiber certains procédés d'épuration physico-chimiques de traitement et d'épuration d'eaux, dont la décarbonatation (pour le cas d'adjuvants lessiviels par exemple) [2].

Au niveau santé, une légende persistante est véhiculée, principalement par les installateurs, indiquant que la consommation d'eau potable calcaire, également appelée eau dure, est nocive pour la santé. Cette affirmation est totalement fausse comme le démontre les recherches du CNRS qui indiquent que pour une personne en bonne santé, la consommation de ce type d'eau potable est sans danger[3]. Toutefois des désagréments liés à l'utilisation peuvent apparaitre pour des eaux trop dures telles que l'inefficacité des détergents et la stérilisation des sols. Mais si l'eau est trop douce elle favorise la corrosion des canalisations dégradant, de facto, la qualité de l'eau[3].

Procédés de traitement[modifier | modifier le code]

Adoucisseur pour une villa familiale
Jeu de trois robinets à la cuisine la villa Cavrois de Croix : eau chaude, eau adoucie, eau froide.

Adoucisseur à résine[modifier | modifier le code]

Un adoucisseur à résine, technique traditionnelle, fonctionne grâce à des billes de résine sur lesquelles sont fixés des ions sodium (Na+). Les ions calcium (Ca2+) de l'eau dure sont échangés lors de leur passage sur la résine par des ions Na+. Lorsque tous les ions Na+ de la résine sont consommés, il faut régénérer l'adoucisseur. On lui apporte alors une solution saturée en sel (chlorure de sodium NaCl) riche en ions Na+. De leur côté, les ions calcium (Ca2+) sont évacués à l'égout avec les eaux de rinçage. Si l'appareil est correctement réglé, il est ajouté 4,6 mg/L de sodium pour 1°F de dureté enlevé [4].

La déminéralisation sur échangeur d'ions, qui peut se faire en plusieurs phases et qui est aussi utilisée pour divers types d'épuration d'eaux industrielles[5],[6]

À chaque étape du processus, de l'eau est rejetée à l'égout, environ 10 % de l'eau consommée pour certains appareils, 8 à 9 % pour d'autres ce qui entraîne une consommation supplémentaire. Les adoucisseurs "nouvelle génération" sont plus économes en eau rejetée (2,8 %)[réf. nécessaire] comme les adoucisseurs sans électricité à régénération instantanée.

En sortie d'appareil, un régulateur de dureté va permettre le bon rééquilibrage du taux de calcaire. Certain modèles utilisent une alimentation électrique, d'autre utilisent la dynamique de l'eau pour entrainer les rouages dentées présent dans les deux modèles. Il faut prévoir l'apport régulier de sacs ou de blocs de sel pour alimenter ces appareils. Les sacs de sel, vendus généralement par 25 kg, ont l'avantage d'être plus économiques que les blocs et pas exclusifs au fabricant de l'appareil. Les blocs sont généralement exclusifs à une marque et ont un coût plus élevé pour un traitement équivalent.

L'entretien chaque année, par désinfection, de ces appareils est très important pour éviter les risques réels de prolifération des bactéries [7]. L'entretien permet également d'entretenir et vérifier le bon fonctionnement des rouages dentés. En effet un blocage du mécanisme peut provoquer un mauvais traitement de l'eau (qui peut entrainer une augmentation du taux de calcaire dans l'eau ou une augmentation du taux de sodium dans l'eau), ou une perte d'eau si le système est bloqué en mode re-génération des résines.

Un filtre est également très conseillé avant l'adoucisseur qui lui aussi devra être entretenu. Le filtre limite le dépôt des sédiments dans les résines de l'appareil.

Effet du sodium sur la santé[modifier | modifier le code]

De par son fonctionnement, un adoucisseur à résine augmente la teneur en sodium de l'eau. Certains estiment que cette augmentation de la teneur en sodium n'est cependant pas considérée comme suffisante pour empêcher la consommation de l'eau adoucie[8]. D'autres estiment que toute augmentation, même minime, est mauvaise pour la santé. Certains installateurs conçoivent un circuit d'eau indépendant de l'adoucisseur pour l'eau potable à boire pour pallier cet inconvénient.

Il faut cependant noter que la norme européenne impose un taux de sodium dans l'eau potable inférieur à 200 mg/L [9]. Des tests doivent être effectués après la mise en place d'un adoucisseur pour valider son réglage et que le taux de sodium ne dépasse pas cette limite. Ce taux de sodium est à mettre en face des taux que l'on peut rencontrer dans les eaux en bouteille, par exemple :

Eaux Minérales Proportion de sodium en mg/l
Salvetat 5 [10]
Vittel 5,2 [11]
Evian 6,5 [12]
Contrex 9,4 [11]
Perrier 9,5 [11]
Volvic 12 [13]
Hépar 14,2 [11]
San Pellegrino 33,3 [11]
Quézac 110 [14]
Badoit 180 [15]
Vichy Célestin 1172 [16]
St Yorre 1708 [17]

Il conviendra donc de vérifier le taux de sodium sur les analyses et de décider en conséquence si l'on souhaite ou peut, en fonction de sa santé, boire l'eau en sortie d'un adoucisseur.

Adoucisseur par filtration et par cristallisation[modifier | modifier le code]

Un adoucisseur sans sel par filtration et cristallisation fonctionne sans ajout de produit dans l'eau. Ce procédé permet de transformer le calcium du stade de calcite en aragonite, par un passage de l'eau sous pression dans de la roche volcanique et du charbon actif. Ce procédé permet d'effectuer un dégazage de l'eau en enlevant le CO2[18], qui est l'élément nécessaire à la formation du tartre. L'aragonite est composée de cristaux de carbonate de calcium de forme géométrique régulière (aiguilles par exemple), avec un faible pouvoir d'accrochage. Ce principe agit donc sur la forme géométrique de cristallisation et assure une moindre adhérence. En effet les éléments calcite transformé en aragonite s'enchevêtrent et forme un bloc plus volumineux[19].

C'est pourquoi les canalisations et équipements électroménagers n'ont plus de problème de tartre. L'aragonite est sous une forme de calcaire assimilable par l'homme [réf. nécessaire]. Ce procédé, dit d'adoucissement doux, permet de ne pas dénaturer l'eau, sans ajout de composé chimique et permet d'obtenir une eau excellente à boire, débarrassée des mauvais goûts. Les circuits d'eau chaude munis de ces appareils vont renfermer les blocs d'aragonite qui, entraînée dans le circuit de distribution d'eau, aura tendance à se déposer dans les réchauffeurs d'eau et les points bas de l'installation. À ces emplacements est souvent prévu un purgeur pour assurer l'enlèvement des blocs appelée aussi boues calcaires. La fréquence des interventions de nettoyage (purge) dépendra du volume d'eau utilisée et également de la dureté de l'eau traitée[20].

Ce système ne nécessite ni électricité ni CO2 pour fonctionner, et ne rejette pas d'eau comme les adoucisseurs à sel. Il est tout de même nécessaire de changer l'ensemble du filtre composé de roche volcanique et du charbon actif régulièrement pour assurer une transformation suffisante et éviter une contamination de l'eau par les sédiments déposé dans le filtre[21]. L'efficacité du filtre et donc du traitement est difficile à mesurer. La mesure d'efficacité doit se faire par un laboratoire d'analyse d'eau.

Adoucisseur au CO2[modifier | modifier le code]

Un adoucisseur au CO2 est un appareil qui injecte du dioxyde de carbone dans l'eau de façon proportionnelle au débit. Ce CO2 va entrer en réaction avec l'eau et le calcaire, donc les carbonates de calcium et magnésium, en transformant ceux-ci en bicarbonates de calcium et magnésium, solubles dans l'eau[22], tout ceci sans déminéraliser l'eau. Bien réglé, tous les carbonates et donc le calcaire sont transformés. Il n'y a donc plus de calcaire dans l'eau et tous les minéraux sont conservés. L'eau devient totalement douce, respecte la peau, la santé et les installations. Le dosage du CO2 permet de régler avec précision le pH de l'eau en le rendant plus neutre (7,0)[23].

À la différence du système à résine ou à filtre, l'eau ne stagne pas (donc moindre risque bactériologique) et ne contient pas de sodium (composant du sel), généralement mauvais pour la santé et corrosif.

Ce système ne nécessite pas de régénération et ne provoque ni rejet ni surconsommation. Une alimentation électrique est nécessaire pour le fonctionnement. Il faut prévoir le remplacement de la bouteille de CO2 pour un volume de 100 m3 d'eau traité. Une famille de 4 personnes consomme en moyenne 100 m3 d'eau. Les minéraux sous forme de bicarbonates sont nécessaires aux différents éléments de notre corps et qui garantissent l'équilibre de notre organisme[24] ce qui n'est pas le cas des carbonates, ne s'incrustent pas et ne se transforment pas en tartre.

Décarbonatation de l'eau[modifier | modifier le code]

Unité de décarbonatation par électrolyse du Blagour du Soulier (Chasteaux, Corrèze).

C'est l'une des formes d'adoucissement de l'eau (et la plus commune). Elle vise à rendre l’eau moins calcaire en y prélevant les carbonates. Cette opération peut se faire en amont ("adoucissement centralisé" [25]au niveau de l'usine de potabilisation ou dans l'unité de pompage, pré-traitement et distribution) ou en aval (chez le consommateur).

Adoucisseur à polyphosphates[modifier | modifier le code]

L'adoucisseur à Polyphosphates contient des cristaux de polyphosphates. Ces derniers vont se fixer sur le calcaire et diminuer ainsi sa capacité à se fixer sur les parois des équipements électro-ménagers. Le calcaire neutralisé par le polyphosphate n’interagit plus avec la lessive.

L’adoucisseur d'eau au polyphosphate n'enlevant pas le calcaire de l'eau, ce dernier se dépose toujours sur les parois de douches et sur la robinetterie .

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « Taux de dureté de l'eau en France suivant chaque région », Carte de France du taux de dureté de l'eau suivant les régions, sur CFacilo.com, (consulté le 22 janvier 2018)
  2. Étude de l'influence d'adjuvants lessiviels sur quelques procédés physico-chimiques de traitement et d'épuration d'eauxAS Peisajovich - 1993 - cat.inist.fr (Notice Inist-CNRS)
  3. a et b http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/potable/dureDouc.html
  4. L'eau adoucie n'a pas de gout salé, [1]
  5. Barraque, C., & Nicol, R. (1983). Déminéralisation sur échangeur d'ions de jus de deuxième décarbonatation et traitement poussé des eaux résiduaires produites. Industries alimentaires et agricoles, 100(11), 853-857 (résumé).
  6. SAUVIGNET, P., & GAÏD, K. (2013). Actiflo® Softening: la combinaison optimale de la clarification à grande vitesse et de la décarbonatation. L'Eau, l'industrie, les nuisances, (359), 75-80.
  7. Aquawal et Region Wallonne, Quelques conseils pour l'utilisation optimale de votre adoucisseur d'eau, Namur - Belgique, Pierre Boulvy (lire en ligne), Page 4 "Faites entretenir l’appareil au moins une fois par an"
  8. Mayo Clinic, Water softeners and sodium, 18 janvier 2000
  9. Lenntech, [2]
  10. composition, [3]
  11. a b c d et e composition, [4]
  12. composition, [5]
  13. composition, [6]
  14. composition, [7]
  15. composition, [8]
  16. composition, [9]
  17. composition, [10]
  18. Jean Rodier,Bernard Legube,Nicole Merlet, L'analyse de l'eau - 10e éd., Dunod, , 1600 p. (ISBN 9782100756780), p. 101
  19. Pierre ANTOINE et Jean SARROT-REYNAULD, PROCEDES PHYSIQUES DE DÉTARTRAGE - ASPECT MINÉRALOGIQUE, , 218 p. (lire en ligne), p. 218
  20. par Pierre ANTOINE et Jean SARROT-REYNAULD, Procédés physiques de détartrage aspect minéralogique, , 218 p. (lire en ligne), p. Conclusion
  21. lic. A. Hodiaumont C.I.L.E., dr. J. Meheus A.W.W., ir. P. Peeters P.I.D.P.A, LE TRAITEMENT D'EAU DOMESTIQUE, Belgaqua, mise à jour : février 2004, 16 p. (lire en ligne), p. 8, 9
  22. (en) PETER W. HART*, GARY W. COLSON, JEFFERY BURRIS, « Application of carbon dioxide to reduce water side lime scale in heat exchangers », J-FOR Journal of Science & Technology for Forest Products and Processes, no VOL.1, NO.2,‎ , p. 68 (Colone 2 Ligne 1)
  23. (en) Scholze, R.J., Prakash, M.T., Rainwater, K., and Harwood, J., « Application of Carbon Dioxide Treatment to Manage Scale in a Building Potable Water System », USA-CERL Technical Report,‎
  24. Nicolas Palangié, Bicarbonate - Un concentré d’astuces pour votre maison, votre santé, votre beauté, Groupe Eyrolles, , 34 p. (ISBN 978-2-212-55144-0, lire en ligne), p. 26
  25. Piriou, P. (2011). L'adoucissement centralisé des eaux en France. GWA, 91(8), 577-589.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Article connexe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) J. Nanzer and F. Cœuret ; Adoucissement de l'eau à l'aide du réacteur électrochimique à film ruisselant ; Journal of Applied Electrochemistry ; Volume 22, Number 4, 364-368, DOI: 10.1007/BF01092690 (Résumé)