Introduction

La filtration membranaire est une technologie cruciale qui a révolutionné la purification de l'eau et d'autres liquides. Elle permet d'éliminer les contaminants à l'échelle moléculaire, offrant une protection inégalée contre une variété de substances indésirables. Elle a trouvé des applications dans divers secteurs, allant du traitement de l'eau à l'industrie alimentaire. Cependant, la compréhension de ses différents aspects, des avantages et inconvénients aux types et matériaux des membranes, est essentielle pour tirer le meilleur parti de cette technologie.

Histoire et Évolution de la Filtration Membranaire

L’histoire de la filtration membranaire remonte au début du 20e siècle avec des expériences sur la dialyse et l'osmose. La technologie a évolué rapidement grâce à l'innovation, la recherche et le développement, menant à des membranes plus performantes et une variété d'applications industrielles.

Les Différents Types de Filtration Membranaire

Microfiltration (MF)

• Fonctionnement : Sépare les particules selon leur taille.
• Taille des éléments filtrés : 0.1 à 10 micromètres.
• Exemples : Élimination de bactéries, spores.
• Pression nécessaire : 1-3 bar.

Ultrafiltration (UF)

• Fonctionnement : Élimine les molécules de taille moyenne.
• Taille des éléments filtrés : 0.01 à 0.1 micromètres.
• Exemples : Élimination de virus, protéines, Retrait de pesticides
• Pression nécessaire : 3-10 bar.

Nanofiltration (NF)

• Fonctionnement : Élimine les ions et petites molécules organiques.
• Taille des éléments filtrés : Environ 0,001 micromètres.
• Exemples : Retrait des métaux lourds.
• Pression nécessaire : 7-20 bars.

Osmose Inverse (OI)

• Fonctionnement : Élimine presque tous les contaminants ioniques et organiques.
• Taille des éléments filtrés : Moins de 0,0001 micromètres.
• Pression nécessaire : 10-30 bars.
• Mode de fonctionnement : Utilise la pression pour inverser le flux osmotique naturel.

Pour aller plus loin : Les osmoseurs domestiques : Une solution de purification d’eau fiable mais pas sans risques

Types de Membrane, Matériaux, Structure et Géométrie

Les membranes peuvent être classées selon les matériaux utilisés, soit organiques (polymères) ou inorganiques (minérales), et selon leur structure, qui peut être symétrique, asymétrique ou composite. La géométrie des membranes et des modules inclut des formes planes, spiralées, tubulaires et en fibres creuses, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients en fonction de l'application.

Importance des Tailles de Contaminants Filtrés

La taille des contaminants filtrés est essentielle pour déterminer la technologie de membrane appropriée. Par exemple, la microfiltration est efficace pour les contaminants plus gros, tandis que l'ultrafiltration et l'osmose inverse peuvent cibler des contaminants plus petits.

Cas Spécifiques du Traitement de l'Eau

Les systèmes de filtration membranaire sont essentiels dans le traitement de l'eau pour éliminer les polluants émergents tels que les PFAS et les solvants. Les membranes d'ultrafiltration sont particulièrement efficaces dans ce domaine, car la taille des pores des systèmes par microfiltration peut être trop petite pour ces applications.

Il nous parait important de souligner qu’en ce qui concerne l'osmose inverse et la nanofiltration, plusieurs rapports et publications notamment de l’Académie Nationale de Médecine et de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) recommandent que l'eau traitée par ces méthodes soit consommée avec précaution.

Le processus de filtration par osmose inverse et nanofiltration peut éliminer des minéraux essentiels présents dans l'eau, comme le calcium et le magnésium. Ces minéraux jouent un rôle vital dans la santé humaine, contribuant à la solidité osseuse, à la régulation de la pression artérielle, et à d'autres fonctions biologiques.

Les vertus sur notre santé de la présence des minéraux dans l'eau ne sont plus à démontrer. Par conséquent, la consommation d'eau déminéralisée par osmose inverse ou nanofiltration doit être abordée avec soin et conscience, en tenant compte de la possibilité de réintroduire ces minéraux essentiels dans l'eau ou d'obtenir ces nutriments à partir d'autres sources alimentaires.

L’association 60 millions de Consommateurs est allée encore plus loin en affirmant que : « La consommation d’une eau osmosée est à déconseiller étant donné les risques de carence en minéraux et la plus grande contamination potentielle par des germes. »

Comparaison avec les Autres Médias Filtrants

Les membranes offrent une séparation plus précise et contrôlée par rapport aux méthodes traditionnelles de filtration comme les filtres à sable et à charbon. Elles peuvent opérer à des pressions plus basses et offrir une plus grande flexibilité dans le traitement.

Cependant, seule l’Osmose inverse est efficace pour retirer une large proportion de contaminants, à la fois physique, organique que chimique.

Pour être efficace, notamment sur les contaminants chimiques, une combinaison avec du Charbon Actif améliorerait grandement le retrait de ceux-ci des eaux. Cette combinaison permettrait d’obtenir une peau plus pure tout en conservant un maximum de minéraux essentiels.

Importance de la Certification

Pour ce qui concerne le choix des particuliers qui décident de se tourner vers des systèmes à base de filtration membranaire nous ne pouvons que leur recommander vivement de se tourner vers des systèmes qui auront été testé et certifié.

La certification, telle que les normes NSF/ANSI et WQA, garantit que les membranes répondent aux normes de qualité et d'efficacité. Cela rassure les utilisateurs sur la sécurité et la fiabilité des produits.

Avantages et Inconvénients Globaux

La filtration membranaire offre une séparation efficace et une grande polyvalence mais peut être confrontée à des défis tels que le colmatage et l'entretien. C’est aujourd’hui le seul système qui permet de capturer et de filtrer des contaminants de toutes tailles.

Concernant les systèmes par Osmoses Inverses, en plus d’être énergivore, le nettoyage des membranes nécessitant un gaspillage de l’eau et l’élimination des minéraux dans l’eau, devrait faire que les consommateurs privilégient d’autres options plus respectueuses de l’environnement et plus préservatrices des ressources.

Conclusion

La filtration membranaire est un domaine en constante évolution et vital pour la purification et la séparation dans diverses industries. Avec une sélection appropriée et une maintenance régulière, elle offre des solutions efficaces et durables pour répondre aux besoins croissants en matière de qualité de l'eau et de l'environnement.