Brevet FR2867772A1 — publié le 20050923

NOUVEAU PROCEDE DE PURIFICATION DOMESTIQUE DE L'EAU La présente invention se rapporte de manière générale au domaine du traitement de l'eau, et, en particulier, à un procédé de purification domestique de l'eau. L'eau est la denrée la plus importante de notre alimentation; sa qualité et son abondance sont des nécessités vitales pour l'humanité. L'eau potable doit être inodore, incolore et insipide, elle doit être en particulier exempte de tout germe pathogène. Dans les pays industrialisés la population est approvisionnée en eau potable grâce aux distributeurs d'eau qui ont pour mission de capter l'eau dans la nature (à partir de sources, nappes phréatiques, lacs), de la traiter le cas échéant pour la rendre potable, de la transporter, de la mettre en réservoir et de la distribuer aux entreprises et aux particuliers tout en surveillant sa qualité. Cependant beaucoup de pays du tiers monde ne possèdent pas une infrastructure leur permettant d'assurer un approvisionnement constant en eau potable de leur population. Dans ces pays la charge de se procurer de l'eau potable revient donc généralement aux collectivités locales, voire aux familles, qui doivent assurer la désinfection de l'eau par leurs propres moyens. Par ailleurs, il existe des cas où il est impératif de mettre en place un système de purification de l'eau sur site/ambulant, notamment pour les communautés temporaires dans des zones reculées (militaires, chantiers de construction, prospecteurs de mines), dans les campings éloignés de toute habitation, pour les randonneurs, caravaniers... La désinfection de l'eau a pour but d'inactiver les microorganismes tels les virus, les bactéries et les protozoaires susceptibles de causer de graves maladies et même d'entraîner la mort. Même si on peut réaliser en grande partie la désinfection de l'eau par différents procédés physiques ou chimiques de traitement comme la coagulation, la sédimentation, la filtration, l'adoucissement chaux-soude et l'adsorption, les procédés de 2867772 2 traitement comportent habituellement une étape particulière de désinfection chimique afin d'empêcher la transmission des maladies d'origine hydrique (le choléra, la fièvre typhoïde, la salmonellose). Le désinfectant chimique le plus couramment utilisé pour l'eau potable est le chlore. En raison des inquiétudes suscitées par les effets sur la santé des sous produits organiques de la chloration (possibilité d'un risque accru de cancer de la vessie et du côlon, ainsi que des effets nocifs sur la reproduction et le développement, tel qu'une hausse des taux d'avortements spontanés et d'anomalies foetales), on a de plus en plus recours à d'autres désinfectants, primaires ou secondaires, utilisés dans les réseaux de distribution, tels les chloramines (comme désinfectant secondaire), l'ozone (comme désinfectant primaire) et le dioxyde de chlore (comme désinfectant primaire ou secondaire). Pourtant, il a été démontré que chacune de ces options entraîne la formation de ses propres sousproduits de désinfection. D'autres inconvénients majeurs de ces méthodes de désinfection de l'eau sont: leur coût élevé, l'inappétence de l'eau obtenue après traitement (le goût chloré), le manque d'efficacité pour l'inactivation de certains pathogènes, l'inadéquation pour des eaux de turbidité élevée. La présente invention permet de pallier les inconvénients présentés par les procédés de purification domestique de l'eau existants. Le but de l'invention est de proposer un procédé de purification domestique de l'eau simple d'utilisation et à coût réduit, permettant d'obtenir une eau présentant des qualités acceptables de goût, turbidité, pureté microbiologique. Par l'expression procédé de purification domestique on entend ici un procédé pouvant être utilisé à titre individuel. Le procédé de préparation d'une eau apte à être consommée, à partir d'une eau de récupération contenant notamment des microorganismes pathogènes comprend les étapes suivantes: 2867772 3 i) on ajoute à l'eau de récupération une quantité donnée d'une base forte, jusqu'à l'obtention d'un pH supérieur ou égal à 11,5; ii) on laisse reposer le mélange pendant un temps suffisant pour obtenir la destruction des microorganismes et la sédimentation d'une fraction solide; iii) on sépare la fraction liquide du mélange; iv) on ajoute à ladite fraction liquide une quantité donnée d'un acide, jusqu'à l'obtention d'un pH neutre, et se caractérise en ce que la sélection de la base et de l'acide est telle que le sel obtenu en solution dans la fraction liquide, qui constitue l'eau potable, est assimilable par l'organisme. Selon diverses réalisations, le procédé de préparation d'une eau potable présente les caractères suivants, le cas échéant combinés: - la base forte est sélectionnée dans le groupe: hydroxyde de calcium, hydroxyde de sodium, hydroxyde de potassium; - l'acide ajouté à la fraction liquide est sélectionné dans le groupe: acide citrique, acide lactique, acide oxalique, acide tartrique; - de manière préférée, ladite base forte est la chaux éteinte (Ca(OH)2) à l'état solide; - de manière préférée, ledit acide est l'acide citrique à l'état solide; - l'acide citrique peut être ajouté à ladite fraction liquide en léger excès par rapport à l'hydroxyde de calcium; - le rapport de poids acide citrique/hydroxyde de calcium est supérieur ou égal à 2. Le procédé de purification domestique de l'eau va être maintenant décrit en détail. i) La première étape de ce procédé consiste à additionner l'eau à purifier, 30 de volume v, se trouvant dans un conteneur, d'une quantité donnée b de base forte, jusqu'à l'obtention d'un pH supérieur ou égal à 11,5. 2867772 4 Dans une variante préférée de réalisation, ladite base forte est l'hydroxyde de calcium solide, dont la solubilité dans l'eau est d'environ 1,2 g/I à 25 C. L'addition d'une quantité b d'hydroxyde de calcium à un volume v d'eau conduit nécessairement à l'obtention d'un pH très élevé, supérieur ou égal à 11,5. ii) La deuxième étape du procédé de purification domestique de l'eau consiste en à laisser reposer le mélange eau de récupération/base forte pendant un temps suffisamment long pour permettre l'action microbicide de ladite base. De manière connue, l'ajout d'hydroxyde de calcium à l'eau a comme effet la précipitation (floculation) des matières solides se trouvant en suspension (boue, algues, microbes, autres particules insolubles). Après un temps de repos donné, toutes ces matières sédimentent au fond dudit conteneur. Par ailleurs, une eau saturée en chaux éteinte (1,5 g/I, pH 12,3) possède un effet microbicide si le temps d'exposition est de minimum 30 minutes. Cet effet a été documenté pour: des bactéries: Vibrio choléra, Escherichia coli, Salmonella typhomurium, Shigella sp. comme décrit dans Bactericidal effect of hydrated lime in aqueous solution , Munoz Ruiz C., Collazo Ponce A., Alvarado F.J. in Bo/ Oficina Saint Panam 1995; Apr. 118(4) :302-6; des virus: rotavirus et entérovirus, comme décrit dans Fate of human enteric viruses (rotaviruses and enteroviruses) in sewage after primary sedimentation , Bosch A., Lucena F., Jofre J. in Wat Sci Tech vol 18, pp 47-52, 1986. iii) La troisième étape du procédé de purification de l'eau comporte une séparation de la fraction liquide de la fraction solide, obtenues après l'étape ii après un temps de repos (sédimentation) de minimum 1h. Cette fraction liquide présente une turbidité significativement diminuée par 2867772 5 rapport à celle de l'eau de départ. Il est connu que le degré de turbidité est un paramètre important définissant la qualité de l'eau potable. iv) La quatrième étape du procédé de purification domestique de l'eau consiste à additionner ladite fraction liquide, de volume /, d'une quantité a d'un acide, jusqu'à l'obtention d'un pH neutre (7 0,5). Dans une variante préférée de réalisation, ledit acide est l'acide citrique à l'état solide. Sa solubilité dans l'eau est de 592 g/l à 20 C. L'addition d'acide citrique confère à l'eau ainsi traitée un goût tout à fait convenable et acceptable par les populations (un léger surdosage donne un goût légèrement citronné même agréable). Cet aspect appétence est fondamental car il peut constituer une barrière à l'acceptation d'une eau, autrement consommable. Par ailleurs, l'addition d'un acide à la fraction liquide fortement alcalinisée obtenue à l'étape iii conduit à la formation d'un sel dans la fraction liquide résultant de la mise en oeuvre du procédé de purification de l'eau de l'invention. Ce sel doit être exempt de toute toxicité et doit être assimilable par l'organisme. Dans un mode de réalisation préféré, l'addition d'acide citrique à la fraction liquide contenant de l'hydroxyde de calcium en solution entraîne la formation de citrate de calcium. Ce dernier est un sel soluble, dont les propriétés excellentes d'absorption intestinale lui ont valu l'incorporation dans les formules de lait infantile maternisé. En effet, cette forme de calcium constitue la totalité de calcium dans le lait maternel. Le citrate de calcium entre très largement dans le composition des laits 25 maternisés , nous citerons: Marques: concentration en g/I Blédilait 1 2 Blédilait 2 2,18 Gallia 1 2,18 Gallia croissance 3,44 2867772 6 Les quantités de citrate de calcium produites par le procédé de purification correspondent à environ 1,5 à 2 g/I soluble donc assimilables. EXEMPLES D'EXPERIMENTATION Exemple 1 L'étude est menée sur une eau prélevée dans le lac MAGUI (Mali). Cette eau présente une turbidité élevée, de 23 NTU (Nephelometric Turbidity Unit). L'objectif est de suivre l'évolution du pH et de la turbidité après 12 h de repos. Matériel: becher de 1 agitation manuelle environ 1 min pH-mètre Hach turbidimeter model ratio /XR On ajoute 300 mg de Ca(OH)2 à 1 I d'eau à traiter, on agite pendant 1 min à l'aide d'une spatule. On laisse déposer 12 h. Après décantation de la fraction liquide, on additionne celle-ci de 700 mg d'acide citrique et on agite pendant 2 min à l'aide d'une spatule. Les résultats sont exprimés dans le tableau 1. Echantillons PH Mesure de Turbidité 1. Eau du Lac Magui non traitée 7,5 23 NTU 2. Fraction liquide après addition de 11,6 4,8 NTU chaux éteinte 3. Fraction liquide après traitement 7,1 4,75 NTU acide Tableau 1 2867772 N 0402820 Exemple 2 MODE OPERATOIRE DANS LES PAYS EN VOIE DE DEVELOPPEMENT Le matériel pour le traitement basique (étape i) peut être très rustique, par exemple un seau, un tonneau métallique de récupération. L'unité de mesure peut être le seau de 10 I. On ajoute 5g de Ca(OH)2 à l'aide d'une mesure volumique (dosette). L'agitation se fait au moyen d'un bâton pendant quelques minutes. L'eau traitée reste en repos pendant 12 h ou plus (cas d'un stockage important servant de réserve renouvelable) à l'air libre. Une pollution microbiologique aérienne est exclue, le pH étant d'environ 11,5 11,6. Après prélèvement de la fraction liquide claire est réalisé le traitement acide, en additionnant par exemple 10 g d'acide citrique pour 10 I d'eau clarifiée (fraction liquide). Cette étape se fera dans des conteneurs divers, mais fermés de type bidons ou bouteilles plastiques après agitation manuelle. L'eau ainsi obtenue est consommable sans risques pour la santé. MODE OPERATOIRE POUR LES AUTRES POPULATIONS (randonneurs, militaires, prospecteurs) Le matériel sera éventuellement plus sophistiqué, par exemple une trousse de préparation d'une eau potable à partir d'une eau de récupération comprenant notamment des microorganismes. Une telle trousse comprend des pastilles pour les traitements successifs (pastilles agglomérées avec un liant alimentaire en faible pourcentage) ainsi qu'une réserve aplatie en matériau plastique, dont le fond conique permet l'élimination de la partie décantée. Ce matériel dispose en sa partie supérieure d'un crochet qui permet de stabiliser le conteneur en phase de sédimentation et ce sur un support quelconque. Les pastilles correspondent, dans un mode de réalisation, au traitement de 11 d'eau. L'ensemble de la trousse sera très léger, donc facilement transportable. N 0402820 Une telle trousse peut comprendre, pour chaque quantité x (mesurée en litres) d'eau de récupération à traiter, une dose y (exprimée en grammes) de chaux éteinte solide et une dose z (exprimée en grammes) d'acide citrique solide, z étant supérieur ou égal à 2y. A titre d'exemple, pour traiter 11 d'eau de récupération, ladite trousse comprend une dose de 50 à 100 mg de chaux éteinte solide et une dose de 100 à 300 mg d'acide citrique solide. 2867772 N 0402820 REVENDICATIONS 1. Procédé de purification de l'eau en vue de sa consommation à partir d'une eau de récupération contenant notamment des microorganismes pathogènes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: i) on ajoute à l'eau de récupération une quantité donnée d'une base forte, jusqu'à l'obtention d'un pH supérieur ou égal à 11,5; ii) on laisse reposer le mélange pendant un temps suffisant pour obtenir la destruction des microorganismes et la sédimentation d'une fraction solide; iii) on sépare la fraction liquide du mélange; iv) on ajoute à ladite fraction liquide une quantité donnée d'un acide, jusqu'à l'obtention d'un pH neutre, et en ce que la sélection de la base et de l'acide est telle que le sel obtenu en solution dans la fraction liquide, qui constitue l'eau purifiée, est assimilable par l'organisme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite base forte est sélectionnée dans le groupe: hydroxyde de calcium, hydroxyde de sodium, hydroxyde de potassium. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit acide est sélectionnée dans le groupe: acide citrique, acide lactique, acide oxalique, acide tartrique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite base forte est l'hydroxyde de calcium. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit acide est l'acide citrique. 15 2867772 N 0402820 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'acide citrique est en léger excès par rapport à l'hydroxyde de calcium. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le rapport en poids acide citrique/hydroxyde de calcium est supérieur ou égal à 2. 8. Trousse de purification de l'eau en vue de sa consommation à partir d'une eau de récupération contenant notamment des microorganismes pathogènes, caractérisée en ce qu'elle comprend des pastilles de base forte et des pastilles d'acide pour les traitements successifs. 9. Trousse selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'elle comprend une réserve aplatie à fond conique pour l'eau de récupération. 10. Trousse selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que pour chaque quantité x (mesurée en litres) d'eau de récupération à traiter, une dose y (exprimée en grammes) de chaux éteinte solide et une dose z (exprimée en grammes) d'acide citrique solide, et en ce que z est supérieur ou égal à 2y.