mardi 25 février 2014

DOSSIER : Produire de l'eau salubre par des méthodes simples (51- méthodes de purification)


4) les méthodes de purification

Filtrer l'eau n'offre pas toujours une garantie totale de la débarrasser des contaminations microbiennes (bactéries, virus, micro-organismes, parasites). C'est pourquoi il est intéressant de compléter la filtration de l'eau par sa purification de l'eau au moyen de différentes méthodes dont il convient d'évaluer au mieux  le rapport faisabilité/efficacité/prix.

Voici d'abord quelques conseils simples à suivre avant de purifier l’eau :


 Il convient au préalable de la laisser décanter puis de la pré-filtrer à l'aide d'un tissu, d'un tee-shirt...afin de la débarrasser des particules en suspension (boues) et débris végétaux. Ces opérations sont importantes car il s'avère indispensable qu’elle soit claire, si vous utilisez un filtre, un purificateur chimique ou un traitement UV. Cela évite d'obturer rapidement votre filtre ou de diminuer l’efficacité du traitement UV ou chimique.
 Par ailleurs, une fois que votre eau est claire et prête à être purifiée, secouez le récipient pour oxygéner l’eau et éliminer une partie des organismes anaérobies (vivants sans apport d'oxygène).



A) L’ÉBULLITION

La méthode la plus simple, rapide et très efficace pour purifier une source d’eau est de la faire bouillir pendant quelques minutes (5 au minimum). A 100°C, la majorité des contaminants microbiologiques sont tués en moins d’une minute à cette température. Précisons que si les archéobactéries résistent à des températures supérieures à 100° C , aucune espèce de cette catégorie n'est, à ce jour, connue pour être pathogène pour l'homme. 

L'inconvénient essentiel de l'ébullition est de disposer de suffisamment de combustible et d'une source de feu !

(2,4 milliards de personnes dépendent de l’énergie de la biomasse (bois de chauffe et charbon de bois) pour satisfaire leur besoins fondamentaux (boire, cuisiner, chauffer, se laver). Ce sont notamment 500 millions de personnes dans le monde qui ont systématiquement recours au procédé de traitement par ébullition pour obtenir une eau potable, et contribuent en conséquence à la déforestation (les arbres ne sont pas replantés) et à l’augmentation des émissions de CO2. Le besoin de trouver des alternatives et des sources d’énergie renouvelables est urgent. Source : http://www.solvatten.se/mexico/fr/why-solvatten/the-need/)

A noter que l'utilisation d'un autocuiseur conserve la plus grande quantité de carburant, si cela est un facteur limitant . Pour améliorer le goût de l'eau bouillie, ajouter un peu de charbon de bois de feu pour absorber les odeurs. Versez- et-vient entre deux récipients propres pour mélanger l'eau avec de l'air. 

L'ébullition n'élimine pas les particules dissoutes ni les polluants chimiques (contrairement à une idée très répandue!)


B) LES PURIFICATEURS CHIMIQUES


La majorité des agents de traitement de l’eau sont des composés oxydants. Plusieurs substances stérilisantes sont disponibles, seules ou combinées et sous forme liquide ou de pastilles :


·           # Le chlore  : Cet élément existe sous deux formes chimiques; l'hypochlorite de sodium (ou "eau de Javel") et le dichloroisocyanurate de sodium (ou DCCNa) qui est une source stable de chlore libre.

      Ajoutez deux gouttes de javel à 4 ou5% non parfumée par litre d'eau. Doubler cette dose si l'eau est trouble ou après un an de stockage du produit. Laisser reposer pendant 30 minutes avant de boire. L’eau de javel tuera les bactéries les plus courantes mais elle est totalement inefficace contre le Giardia et la cryptosporidium ainsi qu'envers d'autres formes résistantes de protozoaires (amibes...). En revanche, l'association d'ions argent et de dioxyde de chlore est efficace contre les protozoaires Cryptosporidum et Gardia 

Le gout de chlore s'atténue par le froid et le brassage de l'eau, s'élimine avec le produit "Micropur anticlor" ou par ajout de jus de fruit en poudre ou de vitamine C. Faites cela une fois que la désinfection est terminée car la vitamine C peut neutraliser l’effet de l’iode ou du chlore.


Le Purificateur d’eau P&G (Procter & Gamble) est une combinaison d’un floculant et d’un désinfectant sous forme de chlore à  effet retardé. Le Purificateur d’eau est vendu par sachet unique, conçu pour traiter 10 litres d’eau. Il est très efficace contre les bactéries, les virus, les protozoaires (y compris Cryptosporidium et Giardia), les helminthes, l’arsenic, la turbidité et certaines matières biologiques

Voir : 


·               # La Chloramine T (hydroclonazone) : Vendu sous forme de comprimés, il suffit d’en ajouter un par litre d’eau (ou deux si l’eau est trouble). Il faut ensuite attendre une heure avant de pouvoir utiliser l’eau

       # Les sels d’argent à raison d'un comprimé par litre, attendre une heure pour l’utilisation), qui contrairement aux précédentes méthodes ne confère aucun goût chimique à l’eau ! Ils protègent plusieurs mois contre une réinfection. 

   ¤   Un procédé indien récemment mis au point à base de nanoargent inclut dans une cage d'aluminium et de chitosan qui permet d'éliminer microbes pathogènes et contaminants chimiques (notamment plomb, mercure, arsenic) pour un faible cout (16$)

http://www.psychostrategy.net/un-filtre-nanotech-tres-bon-marche-elimine-les-microbes et-produits-chimiques-dangereux-de-l-eau-potable
  
 http://phys.org/news/2013-05-nano-scientists-kind-portable-purification.html

http://www.pnas.org/content/110/21/8459.full 






      § Lire le test comparatif "Micropur" (Argent + Chlore) et Hydroclonazone (Chloramine T) :
      http://eaupotable.free.fr/pastilles.html


    ¤ Le Drinkable Book (« le livre qui se boit ») a deux utilités ; produire de l’eau potable et apprendre les gestes élémentaires d’hygiène aux populations défavorisées. Il est imprimé sur un papier recouvert de nanoparticules d’argent, dont les ions détruisent les virus les bactéries de la typhoïde, du choléra, et de la plupart des maladies infectieuses véhiculées par l’eau à 99,9%. Il suffit d’arracher une de ses pages et de s’en servir comme un filtre à café. Chaque filtre peut fournir pour 30 jours d’eau potable. Le « livre qui se boit » permet au final de purifier la consommation d’eau d’une personne pendant quatre ans, coûte moins d’un dollar à produire et sera traduit en 33 langues. 





http://www.wedemain.fr/Le-livre-qui-se-boit-pourrait-revolutionner-l-acces-a-l-eau-potable_a511.html

 Lien vidéo :  http://www.waterislife.com/media/videos/

         # L'iode : Ajoutez cinq à dix gouttes de teinture d’iode à 2% par litre selon la turbidité. 
         * Laisser reposer en fonction de la température :
       eau froide (entre 5° et 15° C), laisser reposer 120 minutes;
       eau tiède (entre 15° et 20° C), laisser reposer 60 minutes;
       eau à plus de 20° C, laisser reposer 30 minutes. 

            * Brasser fréquemment la solution.

·         ·     # Le permanganate de potassium : Ajoutez 4 à 5 gouttes par litre. L’eau prendra une coloration légèrement violette qui disparaîtra en moins d’une heure

* * *  

    Les caractéristiques de tous les purificateurs chimiques sont très différentes. Voici par exemple celles de deux très couramment utilisés :


  •      Micropur forte est efficace après 30 min pour les bactéries et virus, et 2 h pour la plupart des micro-organismes (dont giardia et cryptosporidium) et les amibes. Il contient des ions d’argent, ce qui permet de conserver l’eau traitée pendant 60 jours.
     

  •      Aquatabs est efficace après 30 minutes pour les bactéries, les virus et certains micro-organismes (giardia par exemple mais pas cryptosporidium). L’eau peut être conservée pendant 24h uniquement.
 
 


     Voici à titre d'exemple un site proposant une gamme de produits désinfectants :


·         http://www.amazon.fr/s/ref=nb_sb_noss?__mk_fr_FR=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&url=search-alias%3Daps&field-keywords=micropur&sprefix=micropu%2Caps&rh=i%3Aaps%2Ck%3Amicropur




    ¤ Une jeune indienne, Deepika Kurup a développé une technologie simple,  économique et écologique pour purifier efficacement de l’eau contaminée par des bactéries pathogènes. Son procédé consiste à exposer un mélange d’oxydes de titane et de zinc à la lumière solaire, ce qui déclenche une réaction chimique qui forme des composés bactéricides (radicaux hydroxyles et superoxydes).


 http://inhabitat.com/ingenious-14-year-old-invents-solar-powered-water-purification- system-for-the-developing-world/kurup/


* * * 
   En résumé, les agents chimiques sont de faible coût et restent utiles pour la désinfection de la plupart des microbes pouvant exister dans l'eau pendant un court séjour (car l'utilisation prolongée de chlore par exemple n'est sans effet délétère sur la santé). 

·
C)  LES UV (Ultra Violets)  

La purification de l’eau est un processus simple et efficace dans une zone ensoleillée. Cette technique nécessite seulement un conteneur transparent (bouteille, sac à eau, pochette plastique, etc). Elle ne permet cependant pas de traiter de grandes quantités d’eau et requiert du temps (6 heures environ) comparée aux autres méthodes. 

Attention, une fois l’eau purifiée, celle-ci ne doit pas être transvasée dans un autre conteneur ! Cela la contaminerait et il faudrait tout recommencer !

A lire concernant la stérilisation solaire :
http://modernsurvivalblog.com/health/how-to-purify-water-with-sunlight/



Généralités sur les UV :

http://www.atguv.com/ultraviolet-disinfection 

http://www.emse.fr/~brodhag/TRAITEME/fich19_1.htm 

https://www.u-picardie.fr/beauchamp/duee/mignot.htm 


La méthode SODIS 

Cette technique simple et efficiente approuvée par l'OMS, se prête parfaitement au traitement de l'eau de boisson dans les pays en développement car elle ne requiert que de la lumière solaire et des bouteilles en PET.  

Comment fonctionne-t-elle? Les bouteilles PET transparentes et incolores sont remplies d’eau et exposées au soleil pendant six heures. Les rayons UV A contenus dans la lumière solaire tuent les germes infectieux comme les virus, les bactéries et les parasites (Giardia et Cryptosporidia). La méthode fonctionne également à basses températures d’air et d’eau.




 et
 
http://www.youtube.com/results?search_query=SODIS&search_type=&aq=f


A noter que les régions les plus favorables pour SODIS sont situées entre les latitudes 15° N et 35° N (ainsi que 15° S et 35° S). 

Ces régions semi-arides sont caractérisées par le montant le plus élevé du rayonnement solaire. Plus de 90% de la lumière du soleil touche la terre du fait de la faible nébulosité et les précipitations (moins de 250 mm de pluie et, habituellement, plus de 3000 heures de
soleil par an). 

La deuxième région la plus favorable se situe entre l'équateur et les latitudes 15° N et 15° S. Grâce à une forte humidité et couverture nuageuse fréquente, la quantité de rayonnement diffusé dans cette région est élevée (environ 2500 heures de soleil par an). 

Il est important de noter que la majorité des pays en voie de développement sont situés entre 35° N et 35° S de latitude. Ils peuvent donc compter sur le rayonnement solaire pour la désinfection de l'eau potable.





Référence "guide d'application SODIS" :



Par ailleurs, il est important de réduire la turbidité pour mieux désinfecter l'eau en associant du sel de cuisine (NaCl) à la méthode SODIS.

A lire : 
http://www.academia.edu/1529175/Optimizing_the_solar_water_disinfection_SODIS_method_by_decreasing_turbidity_with_NaCl

Publication :    https://www.nature.com/articles/srep38145



Intracellular mechanisms of solar water disinfection



María Castro-Alférez, María Inmaculada Polo-López & Pilar Fernández-Ibáñez


Scientific Reports 6, Article number: 38145 (2016)

Résumé :

La désinfection solaire de l'eau (SODIS) est une technique de traitement à coût nul pour désinfecter l'eau potable dans les zones où l'accès à l'eau salubre est difficile, elle est utilisée par plus de 6 millions de personnes dans le monde. L'action bactéricide du rayonnement solaire sur l'eau a été largement prouvée, mais son mode d’action demeure encore flou. La littérature scientifique souligne que la génération d'espèces réactives d'oxygène (ROS) à l'intérieur des microorganismes et favorisés par l'absorption de lumière solaire en est la principale raison. Pour la première fois, ce travail rapporte la mesure expérimentale des ROS intracellulaires accumulés dans la bactérie E. coli lors de l'irradiation solaire. Pour cette expérimentation, un protocole modifié basé sur le diacétate de dichlorodihydrofluorescéine par sonde fluorescente (DCFH-DA), largement utilisé pour l’étude du stress oxydatif dans les cellules eucaryotes, a été testé et validé pour E. coli. Nos résultats démontrent que les ROS et leurs dommages oxydatifs accumulés au niveau intracellulaire sont essentiels à la désinfection de l'eau solaire.
 

* * *
Une version "SODIS" amélioré :

Armés de contreplaqué, d’un tube de verre et de quelques paquets de chips vides, des étudiants en génie mécanique de l’Université d’Adélaïde en Australie, ont mis au point un système de purification de l’eau à faible coût capable de tuer les bactéries nocives.






Voir : 


L'appareil WADI est un petit dispositif simple et peu onéreux qui se connecte à une bouteille d'eau et permet de connaitre si celle-ci a été suffisamment exposée aux UV solaires pour la rendre microbiologiquement potable.  Cet appareil fiabilise la méthode SODIS

 








La méthode SOLVATTEN 


La Suédoise Petra Wadström a passé une dizaine d'années à concevoir un purificateur d'eau ressemblant à un simple jerrican de 10 litres qui est utilisé depuis 2006 partout dans le monde. Il fonctionne à l'énergie  solaire qui combine l’utilisation des rayons UV, des infrarouges (chaleur) et une filtration pour obtenir une eau salubre. Un indicateur thermique permet de savoir quand l’eau est prête à boire.

Laissé 3 heures exposé au soleil, il transforme une eau contaminée par les bactéries en eau potable et permet de fournir jusqu’à 30 litres/jour. Ce produit est vendu 8 euros en Afrique, il a déjà conquis plus de 25 000 personnes.

A noter que Solvatten ne peut pas traiter l’eau salée, ni l’eau contaminée par des substances chimiques ou des éléments toxiques en excès (arsenic, fluor, manganèse).





Vidéo :
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Un lien descriptif et comparatif des méthodes SODIS et SOLVATTEN :


 # Le STERIPEN

Muni d’un pré-filtre, ce dispositif utilise le pouvoir stérilisant des UV pour inactiver les bactéries, virus et les protozoaires. 

Pour en savoir plus :

http://www.skirandonnenordique.com/modules/guide/item.php?itemid=80

# Le NAIÏÄDE

Ce purificateur d'eau innovant combinant l'énergie solaire et le traitement de l'eau par UV


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Ne pas oublier au final qu'il est possible, si les conditions existent, de combiner différentes méthodes pour obtenir une efficacité optimale 


En voici quelques exemples :

  • Ebullition + filtre avec charbon actif : l’ébullition élimine les virus, les bactéries et micro-organismes. Le filtre avec charbon actif élimine les contaminants chimiques et les particules.

  • Filtre + purificateur chimique (ou traitement UV) : le filtre élimine la plupart des bactéries et micro-organismes, et les virus les plus gros ainsi que les particules. Le purificateur (ou le traitement UV) élimine les virus les plus petits une fois que l’eau est claire.

D) LA PHOTOCATALYSE

Le projet européen Natiomem (Nano-structured TiON photo-catalytic membranes for water treatment) consiste à recouvrir une membrane poreuse d’une très fine couche d’oxyde de titane dopé à l’azote (TiON). Celle-ci commence ainsi par filtrer les particules et les micro-organismes les plus gros. Les plus fins, ainsi que les bactéries et autres polluants organiques sont ensuite détruits et dissous par l’action de la photocatalyseLe projet européen Natiomem (Nano-structured TiON photo-catalytic membranes for water treatment) consiste à recouvrir une membrane poreuse d’une très fine couche d’oxyde de titane dopé à l’azote (TiON). Celle-ci commence ainsi par filtrer les particules et les micro-organismes les plus gros. Les plus fins, ainsi que les bactéries et autres polluants organiques sont ensuite détruits et dissous par l’action de la photocatalyse







ET L’ÉLECTRODIALYSE

 Une équipe d'ingénieurs du MIT ont mis au point une usine mobile de dessalement fonctionnant entièrement grâce à des panneaux solaires.

Dans le détail, l'usine utilise l'énergie produite grâce aux rayons du soleil pour charger ses batteries qui alimentent un "électrodialyseur" chargé de dessaler l'eau, elle-même pompée dans l'océan ou la mer. L'eau produite est alors parfaitement potable.

"L'électrodialyse consiste à faire passer un flux d'eau entre deux électrodes de charges opposées (= un champ électrique). L'eau salée est chargée d'ions positifs et négatifs, les électrodes enlèvent ces ions de l'eau. Résultat, une "bulle" d'eau fraiche est créée au milieu du flux. Des membranes sont ensuite chargées de séparer l'eau fraiche du flux -de plus en plus- salé", expliquent les scientifiques.


 


2ème partie :
https://lanaturedeleau.blogspot.fr/2017/08/dossier-produire-de-leau-salubre-par.html

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