AQUIDEAS

Tartre dans des conduits en acier

     Lors du cycle de l’eau, celle-ci ruisselle, stagne, s’évapore et précipite (au sens « chimique » du terme) dans la nature. Ainsi, cette eau naturelle se charge de substances diverses, comme des sels, des solides, des gaz dont certaines sont indispensables pour nos organismes (humain et animal). L’une d’elles, le carbonate de calcium, présente cependant un sérieux inconvénient de se déposer sous forme de dépôts solides : en s’écoulant à l’air libre, cette eau produit des stalactites et stalagmites de calcite ; chauffée en vase clos (comme c’est le cas dans beaucoup d’équipements domestiques comme le chauffe-eau, boiler, etc.), cette eau est responsable d’autres types de dépôts (tartre ou calcaire) qui occasionnent de nombreux désagréments pouvant aller de la simple déperdition d’énergie jusqu’au colmatage de tuyauteries.

     Le tartre est un terme générique qui fait référence à divers précipités chimiques. Il est principalement formé de carbonate de calcium (CaCO₃), mais il fait référence par extension à d’autres composés, tels que le sulfate de calcium (CaSO₄), l’oxalate de calcium (CaC₂O₄), le phosphate de calcium (Ca₅(PO₄)₃OH), des silicates de calcium (Ca₂SiO₄) ou de magnésium (Mg₂SiO₄) et bien d’autres encore. Si le tartre est souvent associé au carbonate de calcium, c’est parce que c’est un des premiers sels majoritaires à précipiter sous forme de dépôts durs et adhérents et donc à poser un problème au niveau des installations. Mais, la réaction chimique qui provoque la précipitation du carbonate de calcium est largement favorisée par l'élévation de la température : en libérant du gaz carbonique, elle accélère la précipitation du tartre. Il n'y a pas ou très peu d'entartrage sur les canalisations d'eau froide. En revanche, les circuits d'eau chaudes sanitaire représentent un terrain favorable à l'entartrage. Comme nous l’avons dit plus haut, c’est le cas du chauffe-eau qui est très facilement entartrable.

     Ainsi, le calcaire est ce dépôt blanc incrusté que l’on peut observer sur les robinets et les portes de douche une fois que les gouttes d’eau ont séché. A cause de ce tartre, les appareils consomment plus d’énergie (10% de consommation supplémentaire par millimètre de calcaire). Avec la surchauffe, leur résistance électrique casse prématurément.

Résistances électriques : (au centre) neuve ; (à gauche et à droite) sérieusement entartrées

     Les tuyaux perdent de la pression d’eau au robinet. Les pommeaux de douche et les mousseurs de robinet se bouchent. Les chromes, les recouvrements des sanitaires s’abîment rapidement par le calcaire ou les produits abrasifs utilisés pour les nettoyer. La sécurité de pression d’eau, de la chaudière, de la chasse d’eau, fuit et laisse couler continuellement de l’eau. La peau devient sèche et provoque de l’eczéma. Les cheveux deviennent rêches. Le linge est dur après le lavage et s’use plus rapidement. Par conséquent, des produits agressifs de détartrage ou des acides sont nécessaires pour éliminer ces dépôts de calcium.

     Dans certaines régions, l'eau contient beaucoup de calcaire. Si cela n'est pas dangereux pour la santé, il a tendance à se déposer au fur et à mesure en couches plus ou moins épaisses sur les canalisations. Petit à petit, la canalisation se rétrécit et l'eau a moins d'espace pour couler.

     Rappelons que l’eau se caractérise par sa dureté, c’est-à-dire sa teneur en carbonate de calcium : soit cette teneur est élevée et l’on parle alors d’un pH¹ au-dessus de 7 (> 7 sur une échelle allant jusqu’14), soit cette teneur se trouve en-dessous de 7 (< 7 pouvant descendre théoriquement jusqu’0). Dans le premier cas, on dit que l’eau est alcaline (au départ on dit qu’elle est « douce » ; avec un pH bien plus élevé elle devient « dure ») ; dans le second qu’elle est acide.

     Outre le carbonate de calcium, l’eau de consommation contient également d’autres sels, présentant diverses propriétés, mais qui ne se déposent pas sous forme solide dans les mêmes conditions.

     L’entartrage des canalisations représente donc un phénomène désagréable qui est plus ou moins important selon les conditions physico-chimiques de la composition même de l’eau (présence d’autres sels, température, débit et temps de séjour), mais également en relation avec les caractéristiques des matériaux mis en contact avec cette eau.

     Malheureusement, ces variables sont rarement maîtrisable. Si l’on veut éviter ce problème d’entartrage dans les canalisations (raison pour laquelle il faut tout simplement remplacer celles qui sont très vieilles ...avec le coût que cela comporte), il vaut toujours mieux traiter l’eau AVANT son entrée dans les tuyauteries.

     Ainsi, plusieurs méthodes pour traiter l’eau dite potable ont été recherchées, mais n’ont bien souvent pas les mêmes effets. Passons en revue brièvement ces différents procédés :

Méthodes chimiques

     On fait intervenir des réactifs chimiques dans l’eau que l’on souhaite traiter afin de modifier ses propriétés en sels dissous. On agit généralement sur son pH ou sur le degré d’oxydation de certaines de ses molécules dissoutes.

     (1) On peut ainsi provoquer une précipitation : on élimine une substance dissoute dans l’eau en ajoutant un réactif qui se combine avec celle-ci pour former une autre substance insoluble dans l’eau et qui peut par la suite être filtrée (donc, retenue).

     (2) On peut obtenir une neutralisation : on ajoute un réactif qui ramène une eau trop acide à la neutralité chimique (proche d’un pH = 7).

     (3) On peut aussi provoquer une oxydo-réduction : il s’agit d’une réaction que l’on utilise principalement lorsqu’on se trouve en présence d’une eau contenant des ions métalliques ou d’autres substances dont on souhaite modifier l’état.

Méthodes biologiques

     Il s’agit de méthodes industrielles par lesquelles on fait agir des bactéries sur des eaux polluées (substances biodégradables) : ces micro-organismes provoquent des fermentations en présence d’oxygène (bactérie aérobiques) et en son absence (bactérie anaérobiques) ...comme dans le cas des stations d’épuration (traitement d’eaux résiduaires), afin de rejeter dans la nature des eaux plus propres.

Méthodes physiques

     Elles sont nombreuses, mais ne solutionnent que partiellement les problèmes, même si elles s’en approchent. L'avantage de ces systèmes c'est qu'ils purifient l'eau avant qu'elle n'arrive au robinet. Toute la tuyauterie est ainsi bien protégée et on évite le dépôt de calcaire. Parmi celles-ci, on trouvera :

     (1) La filtration : il y a beaucoup de techniques pour filtrer, notamment sur du sable, papier, porcelaine, diatomées, etc. certaines d’entre elles devant s’appliquer sous pression.

     (2) La décantation : il s’agit d’une méthode qui consiste à traiter de grandes quantités d’eau particulièrement chargées soit en particules grenues qui se décantent indépendamment les unes des autres, soit de particules floculées à des degrés divers.

     (3) La coagulation - floculation : on introduit dans l’eau à traiter des réactifs, respectivement des coagulants (sels de fer et d’aluminium trivalents) et des floculants (polymères appelés polyélectrolytes), qui permettront de séparer diverses substances en suspension.

     (4) L’adsorption : certains substrats, tel le charbon de bois, adsorbent (retiennent à leur surface) certaines substances. Ainsi, les gaz halogènes [comme le fluor (F^-), le chlore (Cl^-) et l’iode (I^-)] sont adsorbés par le charbon de bois.

     (5) L’osmose inverse : ce traitement industriel se base sur les propriétés de membranes semi-perméables (celluloses, polyamides) qui laissent passer l’eau pure, mais pas les ions. Cette méthode est principalement utilisée pour obtenir de grandes quantités d’eau pure de façon régulière (comme dans les hôpitaux).

     (6) Les résines échangeuses d’ions : on fait passer l’eau au travers de granulés solides de résines qui sont des hydrocarbures synthétiques. Elles sont surtout utilisées dans les adoucisseurs d’eau qui sont des appareils remplaçant les ions de calcium (Ca⁺⁺) de l’eau naturelle par des ions de sodium (Na⁺).

Méthodes magnétiques et électro-magnétiques

     Elles ont toutes pour effet d’aimanter ou d’électro-aimanter, provoquant dans l’eau traversant ceux-ci des phénomènes ayant pour effet général d’empêcher le carbonate de calcium de l’eau naturelle de se déposer sur les surfaces intérieures des canalisations et donc empêcher l’entartrage de celles-ci. Ces appareils agissent indirectement sur des colloïdes de CaCO₃ en provoquant un processus de germination-cristallisation² rapide au sein de la veine fluide.

     Dans une conduite neuve, le tartre ne se déposera pas. Par contre, dans une conduite déjà entartrée, le CaCO₃ par ce système (conditionneur d’eau) se désagrégera peu à peu (comme nous venons de le voir) et finira par être emporté.

     Deux autres effets majeurs sont aussi observés : il s’agit d’une incidence indirecte sur la corrosion et du fait que le conditionneur engendre une « passivation³ » intérieure des canalisations.

     D’abord, la corrosion des métaux en contact avec de l’eau au repos ou en mouvement est un phénomène extrêmement complexe à résoudre, étant donné le très grand nombre de variables en jeu, dans chaque cas.

     Ensuite, il n’existe pas de solution universelle à ce phénomène, qui coûte très cher à la collectivité et aux particuliers.

     Heureusement, certaines technologies élaborées, comme la protection cathodique, par exemple, permet des actions efficaces dans certains cas.

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