Par Rehan Iqbal
Bien qu’un système de traitement de l’eau à base de carbone puisse sembler être une version à plus grande échelle du filtre utilisé dans les carafes à eau, il est beaucoup plus complexe. Ces filtres sont disponibles dans une variété de compositions chimiques, de tailles et d’emplacements pour résoudre divers problèmes de qualité de l’eau. Quand devez-vous utiliser des filtres à charbon et quels filtres fonctionnent le mieux pour votre problèmes de qualité de l’eau?
Qu’est-ce que le charbon actif ?
Le charbon actif est le matériau de base de tous les systèmes modernes de filtration au charbon. Le carbone est activé par un processus qui le décompose en petites molécules. Le résultat est similaire au graphite, mais avec une structure inégale. Cela crée une surface bosselée et inégale couverte de pores de différentes tailles.
La plupart des filtres commerciaux sont fabriqués à partir de coques de noix de coco. Les coquilles sont chauffées dans un environnement sans oxygène, éliminant tout sauf le carbone pur. La vapeur surchauffée est forcée à travers ce charbon de bois, provoquant des fissures dans la structure du carbone. Le résultat est une poudre avec une surface énorme. Un gramme de charbon actif a une surface allant jusqu’à 32 000 pieds carrés.
Comment le charbon filtre-t-il l’eau ?
Avez-vous déjà laissé un morceau de fil collé à un velcro ? C’est l’adsorption. Contrairement à l’absorption, où quelque chose reste coincé dans une substance, l’adsorption se produit lorsque quelque chose reste coincé à la surface. Les filtres à charbon utilisent l’adsorption pour éliminer les particules de l’eau. Avec une surface aussi grande pour le passage de l’eau, il est facile pour les contaminants d’adhérer au filtre.
Il existe des filtres à charbon qui utilisent également l’absorption, grâce à des conceptions à pores microscopiques. Si ces pores sont plus petits qu’un micron, le filtre peut éliminer la plupart des métaux lourds, des kystes et des bactéries coliformes. Cependant, d’autres méthodes de criblage sont généralement utilisées pour éliminer ces contaminants.
Filtres à charbon standard : comment ils fonctionnent et ce qu’ils éliminent
Le charbon actif ordinaire est utilisé sous deux formes : le charbon actif granulaire (CAG) et les filtres à blocs de charbon.
Un filtre GAC contient des granulés de charbon actif en vrac. Ce type de charbon est utilisé dans les carafes filtrantes et les filtres d’aquarium. Lorsque l’eau passe à travers les grains, le carbone capte les contaminants. Le GAC ne limite pas autant le débit que les autres filtres. Cependant, l’eau peut former des canaux dans le filtre. Cela réduit le contact entre l’eau et le charbon, ce qui réduit l’efficacité du filtre. La plupart des réservoirs de médias GAC utilisent un système à flux ascendant, qui force l’eau au fond du réservoir où elle doit s’écouler pour atteindre la sortie. Des plaques et des écrans sont également utilisés pour empêcher le carbone de se déplacer et de se canaliser.
Les filtres à bloc de charbon collent le charbon ensemble pour former un filtre solide. Alors que la colle prend de la place dans le filtre, des granulés de charbon plus fins peuvent être utilisés. Cela augmente la surface du charbon, améliorant la filtration. Il empêche également la canalisation. Un filtre à bloc de charbon bien conçu a jusqu’à 10 fois plus de surface qu’un filtre GAC. Cependant, cette structure rend également ces filtres plus contraignants.
Les filtres à charbon standard sont efficaces pour éliminer ces contaminants :
Composés organiques volatils (COV)
Ces produits chimiques sont utilisés dans une grande variété de produits et sont connus pour provoquer une irritation des yeux, du nez et de la gorge ainsi que des nausées et des maux de tête. Une exposition prolongée peut entraîner des dommages au foie, aux reins et aux nerfs. Cependant, les études sur ces produits chimiques et leurs effets se concentrent sur l’exposition directe, comme l’utilisation d’aérosols en milieu de travail. Les informations sur les effets de petites quantités de COV ne sont pas bien établies. Même si ces produits chimiques ne font aucun mal, ils peuvent donner un mauvais goût à votre eau. L’EPA réglemente 23 COV trouvés dans l’eau potable.
Trihalométhanes (THM)
Cette sous-catégorie de COV comprend le chloroforme, le bromoforme, le bromodichlorométhane et le dibromochlorométhane. Ce sont des cancérigènes connus. La plupart des THM sont produits naturellement ou lorsque le chlore réagit avec des composés organiques. Cela fait des THM un contaminant courant dans l’eau, quelle qu’en soit la source. L’EPA limite les THM dans l’eau du robinet municipale à 80 PPM.
Pesticides et herbicides
Ces produits chimiques peuvent être toxiques en grandes quantités, mais ils sont généralement éliminés pour améliorer le goût de l’eau.
Modifier le carbone pour éliminer les autres contaminants
Il existe deux autres types de charbon utilisés dans la filtration de l’eau : le charbon catalytique et le KDF. Ce sont des formes modifiées de charbon actif qui ciblent des contaminants spécifiques.
Le charbon catalytique est traité pour augmenter sa capacité d’adsorption. La plupart du carbone catalytique utilisé dans les filtres à eau est fabriqué en le pulvérisant avec de l’azote gazeux lors de l’activation. Cela crée de fines couches de carbone qui fonctionnent mieux que le charbon actif standard pour piéger les métaux lourds, le chlore et les chloramides.
Le chlore et la chloramine sont la principale raison pour laquelle la plupart des gens ajoutent des filtres à charbon à leur eau. Le chlore est utilisé pour empêcher la croissance d’agents pathogènes dans l’eau du robinet. Contrairement à d’autres méthodes de traitement, telles que la lumière UV, le chlore reste actif, gardant l’eau propre lorsqu’elle se déplace de l’installation de traitement à votre domicile. La chloramine se forme lorsque le chlore se mélange à l’ammoniac. Il est également utilisé pour traiter l’eau. Parce que ces produits chimiques sont également utilisés pour empêcher la croissance des algues dans les piscines, nous associons leur odeur et leur goût à l’eau de la piscine.
Les filtres Kinetic Degradation Fluxion (KDF) utilisent l’échange d’ions pour convertir le métal soluble, qui est en suspension dans l’eau, en métal insoluble, qui peut être filtré. Dans ce processus, le plomb et le zinc sont échangés, le plomb adhérant au filtre. D’autres métaux adhèrent au média filtrant et s’oxydent. Ces oxydes tombent de la suspension et sont capturés par le filtre. Ces filtres sont plus efficaces pour éliminer les métaux lourds que le charbon catalytique. Les métaux éliminés par KDF comprennent le mercure, le cuivre, le nickel et le chrome. Ces métaux peuvent causer des lésions nerveuses à long terme.
Autres filtres à charbon
Bien que le charbon actif, le charbon catalytique et le KDF constituent la majorité des options de filtre, il existe deux autres produits chimiques que vous pouvez rencontrer dans les systèmes de traitement de l’eau.
L’argent est bactériostatique, c’est-à-dire qu’il arrête la respiration cellulaire. Comme ils n’ont aucun moyen de décomposer les aliments, les bactéries meurent. Ce n’est pas efficace pour tuer les bactéries déjà présentes dans l’eau, mais cela arrête les pics de croissance bactérienne lorsque l’eau est dans le système pendant de longues périodes. L’argent est utilisé dans les systèmes de filtration au charbon qui sont éteints pendant de longues périodes, comme ceux utilisés dans les cabines éloignées. Cependant, pour la plupart des utilisateurs, il est plus facile d’utiliser un filtre UV pour traiter toute l’eau, qu’elle soit douce ou plate.
Les filtres céramiques au carbone utilisent du carbone pour l’adsorption et de la céramique pour l’absorption. Cela rend ces filtres efficaces pour éliminer à la fois les produits chimiques et les sédiments. Ces filtres sont utiles pour les installations à espace restreint, mais la plupart des concepteurs choisissent de répartir ces processus entre deux filtres.
Quand dois-je ajouter des filtres à charbon à mon système de traitement de l’eau ?
Si votre eau a mauvais goût, un filtre à charbon est généralement la meilleure solution de traitement. Même si la quantité de produits chimiques dans l’eau est bien inférieure à ce qui est considéré comme sûr, ils peuvent lui donner un mauvais goût. Cependant, le carbone est inefficace pour éliminer le soufre, ce qui donne à l’eau une odeur d’œuf pourri.
Le chlore et la chloramine peuvent provoquer une irritation de la peau et des voies nasales après une exposition prolongée. C’est particulièrement un problème avec les piscines intérieures, car elles collectent une grande quantité d’eau traitée dans un petit espace. Cependant, si vous avez eu affaire à des problèmes d’eau dure et que votre peau est toujours sèche après la douche, cela pourrait être votre problème.
Si vous utilisez du chlore pour désinfecter l’eau de votre puits, vous devez utiliser du charbon catalytique pour éliminer ce produit chimique avant que l’eau ne traverse le reste de votre système de plomberie. La plupart des systèmes de traitement au chlore ont un filtre à charbon intégré.
Selon le type d’adoucisseur d’eau que vous utilisez, vous aurez peut-être besoin d’un filtre à charbon KDF pour faire face à la contamination par les métaux lourds. Les adoucisseurs d’eau à base de sel utilisent l’échange d’ions pour éliminer le calcium et le magnésium de l’eau. Ce processus attire également les métaux lourds, notamment le plomb et l’arsenic. Les conditionneurs d’eau, également connus sous le nom d’adoucisseurs d’eau sans sel, modifient la composition chimique du calcium et du magnésium afin qu’ils ne collent pas aux tuyaux. Cela ne fait rien pour éliminer les métaux lourds.
Dois-je traiter toute mon eau ou seulement l’eau potable ?
Les systèmes au point d’utilisation (POU) filtrent l’eau juste avant qu’elle ne sorte du robinet. Cela ne traite que l’eau d’un seul endroit dans votre maison. Les systèmes de point d’entrée (POE) traitent l’eau dès qu’elle entre dans votre maison, de sorte que toute l’eau est traitée. Votre choix de système dépend de l’étendue du problème. Voulez-vous boire une eau plus saine et au meilleur goût, ou avez-vous besoin de résoudre des problèmes qui affectent le bain, le nettoyage et l’assainissement ?
L’osmose inverse est couramment utilisée dans les systèmes POU car elle élimine le sel et d’autres contaminants et améliore la saveur. Le chlore détruit les filtres RO, donc la plupart des systèmes ont un ou plusieurs pré-filtres à charbon. L’utilisation de charbon pour éliminer les contaminants réduit également l’usure du filtre RO.
Le chlore et la chloramine sont agressifs pour les joints en caoutchouc et la résine de l’adoucisseur d’eau. Un filtre à charbon POE protège ces pièces.
Pourquoi la plupart des systèmes utilisent-ils plusieurs filtres ?
Plus le filtre en fait, plus il coûte cher à fabriquer. Tout comme les filtres à sédiments sont divisés en différentes tailles de pores, les filtres à charbon sont divisés en fonction de leur chimie. En utilisant un grand GAC pour éliminer la plupart des contaminants, vous pouvez utiliser des blocs de charbon, des catalyseurs et des filtres KDF plus petits, ce qui réduit le coût global du système.
Chaque chimie est idéale pour une tâche spécifique. Vous avez besoin d’un filtre KDF pour éliminer les métaux et le charbon catalytique pour éliminer le chlore. Un filtre GAC a le moins d’impact sur la pression de l’eau, vous permettant de maintenir le débit d’eau dans votre système de plomberie. Le bloc de carbone est plus restrictif, mais il est également beaucoup plus petit qu’un filtre GAC équivalent. Cela en fait un bon choix pour les installations où l’espace est limité.
Pourquoi les filtres à charbon s’usent-ils ?
La surface du charbon actif ne peut contenir qu’une quantité limitée de matière. Une fois ces espaces remplis, les contaminants peuvent passer librement à travers le filtre. Pire encore, les filtres usés peuvent se briser, libérant des toxines piégées dans l’eau. Au fur et à mesure que le zinc et le plomb s’échangent sur les filtres KDF, l’approvisionnement en zinc finira par s’épuiser. Les pores des filtres en carbone et en carbone-céramique se remplissent également avec le temps, obstruant le système de filtration.
L’augmentation de la quantité de média filtrant prolongera la durée de vie de ce filtre. Un filtre POU sous évier peut ne durer que 6 mois à un an, alors que la plupart des systèmes POE sont conçus pour durer 5 ou 6 ans. Étant donné que la majeure partie de l’eau est utilisée dans la salle de bain, la taille de ces systèmes est basée sur le nombre de salles de bain dans votre maison. Un pied cube de GAC est suffisant pour une maison avec 1 à 3 salles de bain, tandis qu’une maison avec 4 à 6 salles de bain aura besoin d’un filtre avec 1,5 pied cube de GAC.
Tout filtre se bouchera plus rapidement si l’eau contient beaucoup de contaminants dissous. En général, les filtres de qualité supérieure ont des pores plus petits, ce qui les rend plus faciles à obstruer. Alors qu’un filtre à charbon actif standard peut avoir des pores de 5 microns, un filtre à charbon catalytique ou KDF a généralement des pores de 1 micron. L’installation d’un préfiltre pour éliminer les gros contaminants empêche ces filtres de se boucher et de tomber en panne prématurément.
