Dernière modification le 05/01/2021
Difficulté
Difficile
Durée
3 jour(s)
Coût
20 EUR (€)
Description
Un filtre à eau céramique est un système permettant de purifier de l'eau insalubre. Ce tutoriel a pour but pour vous présenter le fonctionnement et les différentes étapes de construction d'un filtre à eau en céramique à échelle semi-industrielle.
Sommaire
Sommaire
- 1 Description
- 2 Sommaire
- 3 Introduction
- 4 Video d'introduction
- 5 Étape 1 - Fonctionnement - Rôle des différents matériaux
- 6 Étape 2 - Fonctionnement - Efficacité
- 7 Étape 3 - Fabrication - Résumé des étapes
- 8 Étape 4 - Préparation des matières premières
- 9 Étape 5 - Mélange des matières prémières
- 10 Notes et références
- 11 Commentaires
Introduction
En 1990, environ 2,3 milliards de personnes n'ont pas accès à de l'eau potable dans le monde (source: UNICEF - ONU). Aujourd'hui en 2020, 750 000 personnes boivent toujours de l'eau insalubre, en faisant la première cause de mortalité non liée à l'âge dans le monde.
Qu'est-ce qu'un filtre à eau céramique ?
Les céramiques produites localement sont utilisées pour filtrer l'eau depuis des centaines d'années. L'eau est versée dans un pot filtrant en céramique poreuse et est recueillie dans un autre récipient après être passée à travers le pot en céramique. Ce système permet également un stockage sûr jusqu'à ce que l'eau soit utilisée. Les filtres en céramique sont généralement fabriqués à partir d'argile mélangée à un matériau combustible comme de la sciure ou des balles de riz. De l'argent colloïdal est parfois ajouté au mélange d'argile avant la cuisson ou appliqué sur le pot en céramique cuit. L'argent colloïdal est un antibactérien qui contribue à l'inactivation des agents pathogènes, tout en empêchant la croissance des bactéries dans le filtre lui-même.
Comment élimine-t-il la contamination ?
Les agents pathogènes et les éléments en suspension sont éliminés de l’eau par des procédés physiques tels que le piégeage mécanique et l’adsorption. Le contrôle de qualité sur la taille des matières combustibles utilisées dans le mélange d’argile assure que la taille des pores du filtre est suffisamment petite pour empêcher les contaminants de passer par le filtre. L’argent colloïdal facilite le traitement en brisant la membrane des cellules des agents pathogènes, provoquant ainsi leur mort.
Historique
Ce filtre a été développée en 1981 par le Dr Fernando Mazariegos de l'Institut de recherche industrielle d'Amérique centrale (ICAITI) au Guatemala. L'objectif était de rendre l'eau contaminée par des bactéries, sûre pour les plus pauvres en développant un filtre peu coûteux qui pourrait être fabriqué au niveau de la communauté. Le professeur décide de léguer librement ce savoir à l'Humanité, et avec l'ONG Potters for Peace, commence à former des potiers dans le monde entier à produire ces filtres localement. Aujourd’hui 61 usines ont ouvert sur ce modèle, dans 39 pays du monde !
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Matériaux
- Sciure de bois
- Argile
- Eau propre : pour le mélange avec l'argile et pour les tests de débit
- Argent colloïdal
- Récipient avec robinet (céramique, plastique, métal)
- Sacs en plastique pour le processus de pressage
- Combustible pour le four
Outils
- Balance
- Mélangeuse : Pour mélanger l'argile, la sciure et l'eau
- Extrudeuse : Pour extruder le mélange d'argile en blocs pour le moulage
- Presse hydraulique équipée de moules mâle et femelle
- Étagères de séchage: Pour faire sécher les pots avant cuisson
- Fours : Pour faire cuire les céramiques
- Bassins + Supports : Pour faire les essais de débit
Étape 1 - Fonctionnement - Rôle des différents matériaux
- L'argile :
L'argile constitue le matériau de base de l'élément filtrant de l'eau. Un pot d'argile permet un mouvement extrêmement lent de l'eau à travers les pores naturels qui existent entre les plaquettes d'argile cuite. La taille de ces pores a été mesurée (au microscope électronique) entre 0,6 et 3,0 microns (μm).
Ils sont capables d'éliminer la plupart des bactéries, protozoaires et helminthes (Lantagne, 2001a), ainsi que la saleté ou les sédiments et la matière organique.
L'argile utilisé pour faire de la poterie classique peut convenir à la production de filtres à eau. Toutefois, la conductivité hydraulique et la taille des pores peuvent varier considérablement selon le type d'argile, potentiellement au point de ne pas convenir en ce qui concerne les débits et/ou l'élimination microbiologique (Oyanedel-Craver et Smith, 2008, in Lantagne et al, 2010, [1]). Une forte teneur en sable ou en limon dans l'argile peut réduire les réticulations de l'argile et affaiblir la structure du filtre . D'autre part, une argile trop raffinée (particules plus petites) a une plus grande capacité de rétention d'eau et est donc plus sujette au rétrécissement et à la fissuration lors de la cuisson.
- Le matériau combustible :
Des matières organiques " combustibles ", telles que de la sciure de bois ou des balles de riz moulues, sont ajoutées au mélange d'argile. Lorsqu'il est exposé aux températures élevées du four, le "matériau combustible" brûle, laissant derrière lui des cavités dans l'argile cuite. L'eau se déplace plus facilement dans les cavités que dans les pores de l'argile. Par conséquent, la présence des cavités diminue la distance que l'eau doit parcourir à travers le substrat d'argile, et augmente donc le débit global du filtre.
- L'argent colloïdal :
L'argent colloïdal est une solution de nanoparticules d'argent en suspension et d'ions argent. Il est utilisé comme désinfectant naturel dans la médecine depuis de nombreuses années. Bien que les mécanismes exactes de destruction des bactéries ne soit pas encore tout à fait compris, il semble que l'argent colloïdal cause une rupture des parois cellulaires des bactéries puis se lie à leur protéines troublant ainsi leur fonctionnement [2] [3]. Aujourd'hui il est principalement produit par électrolyse.
L'argent appliqué à l'intérieur et à l'extérieur du filtre est absorbé dans les pores de l'argile. Les ions d'argent sont réduits en argent élémentaire et forment des colloïdes à l'intérieur des parois du filtre. L'argent agit comme un biocide contre les bactéries lorsqu'il y a un temps de contact suffisant (=pores pas trop grand).
Étape 2 - Fonctionnement - Efficacité
Toutes les valeurs d'efficacité en laboratoire et sur le terrain ont été établies par des essais indépendants. détaillés dans les liens dans la partie "Notes et Références"
| Paramètres | Efficacité | Efficacité en laboratoire | Efficacité sur le terrain |
|---|---|---|---|
| Bactéries | Très efficace (> 99 %) | >99% - >99.999%4,5,6,7,8,9,10,11 | 96 %11 |
| Virus | Moyennement efficace (> 80 %) | 94-98%5; 77-99%7; 96%10; 68-74%4; 38-74%4,12, 13 | |
| Protozoaires | Très efficace (> 99 %) | >99% - >99.999%,7,10,12 | |
| Turbidité | 83%14; 94-98%15; 99%16;98%10 | ||
| Fer | > 90 %16 | ||
| Couleur | Efficace (> 90 %) | 96.3%9 |
Étape 3 - Fabrication - Résumé des étapes
Les principales étapes de fabrication d'un filtre en céramique sont listées dans l'ordre, ci-dessous :
- Préparation des matières premières : poudre d'argile, sciure de bois/balles de riz moulues, eau
- Mélange des matières premières en une pâte malléable : poudre d'argile, sciure de bois/balles de riz moulues, eau
- Former des cubes d'argiles pour la presse
- Presser les cubes d'argiles pour leur donner la forme du filtre
- Finition de surface et marquage/numérotation de chaque filtre
- Séchage des filtres - pour retirer l'excès d'eau initial
- Cuisson des filtres dans un four - pour terminer la déshydratation et la vitrification
- Tests de débit de chaque filtre - pour validation ou déclassement
- Peinture à l'argent colloïdal sur les surfaces de chaque filtre validé et rapide contrôle de forme.
- Empaquetage des filtres
Étape 4 - Préparation des matières premières
- Argile:En fonction de sa provenance, l'argile doit parfois être broyé, tamisé et séché avant de pour être utilisé.
- Matériau combustible : En fonction de sa nature (sciure de bois, balle de riz, etc), le matériau combustible doit être coupé, tamisé, séché et mis en sac.
Étape 5 - Mélange des matières prémières
La poudre d'argile et le matériau combustible (sciure de bois, les balles de riz moulues, etc) sont mélangées à sec, puis de l'eau est ajoutée uniformément et bien mélangée pour former une pâte modulable et homogène.
Il est prudent d'assurer un gradient de densité constant dans tout le mélange d'argile pour minimiser les défauts potentiels pendant le processus de cuisson de l'argile (élimination des poches d'air, etc.). Un mélange et une machinerie adéquats sont donc crucia
Proportion utilisée par RDIC:
30 kg de poudre d'argile + 8,9 -10 kg de balles de riz + 12,5 L d'eau
Notes et références
1. Lantagne, D., Klarman, M., Mayer, A., Preston, K., Napotnik, J., Jellison, K. (2010). Effect of production variables on microbiological removal in locally-produced ceramic filters for houshold water treatment. International Journal of environment Health Research.
2. Latagne, D. (2001) Investigation of the Potters for Peace Colloidal Silver Impregnated Ceramic Filter
3. Effet de l'argent colloidal comme désinfectant: Ehdaie Beeta, Su Yi-Hsuan, Swami Nathan S., Smith James A., ; (2020) Protozoa and Virus Disinfection by Silver- and Copper-Embedded Ceramic Tablets for Water Purification
9. Long-term evaluation of the performance of four point-of-use water filters.
10. Removal of virus to protozoan sized particles in point-of-use ceramic water filters.
13. Virus removal efficiency of Cambodian ceramic pot water purifiers.
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