Osmoseur

Découvrir l'osmoseur en aquariophilie

Les changements d'eau sont indispensables pour le bon équilibre de l'aquarium ... mais quelle eau utiliser ?

Il est évident qu'il faut utiliser une eau pure. La solution la plus simple et la plus économique est d'utiliser l'eau du robinet. En France, cette eau de distribution est adaptée pour la consommation humaine et sans danger mais pas toujours pour un usage aquariophile. Il est parfois utile d'utiliser une autre eau plus adaptée aux besoins des poissons.

En effet, dans certaines régions, l'eau de distribution est polluée par une forte concentration en nitrate et phosphate. Ces fortes concentrations perturbent l'équilibre du cycle de l'azote de l'aquarium et favorisent l'apparition d'algues et intoxiquent les poissons.

Les poissons dit "exotiques" maintenus dans les aquariums proviennent de toutes les régions du monde. Pour leur bien être, ils ont besoin de retrouver une eau se rapprochant le plus possible de leur condition d'origine. Cette eau peut-être douce et acide ou au contraire dure et basique.

Pour ces différentes raisons, l'aquariophile est souvent amené à utiliser une eau différente de l'eau du robinet.

Les autres eaux disponibles sont les bouteilles d'eau de source, l'eau de pluie, les sources, rivières, puits, l'eau déminéralisée, l'eau des adoucisseurs et les osmoseurs :

• L'eau de source est très utilisée mais son coût élevé la réserve pour les petits aquariums.
• Les eaux naturelles (pluie, rivière, puits) peuvent-être utilisées mais les nombreuses pollutions présentes dans le sol et l'atmosphère imposent d'effectuer des tests complets avant leur utilisation. (tests chimiques et bactériologiques)
• L'eau issue de stations de déminéralisation est impropre pour la consommation. Chimiquement elle est très pure (élimination des particules ioniques) mais le cycle de fabrication et de stockage n'est pas conçu pour une consommation par des êtres vivants (les pesticides et autres polluants ne sont pas éliminés). L'eau déminéralisée est réservée pour les appareils.
• L'adoucisseur utilise le phénomène d'échange d'ions à l'aide de résines (échange ionique sur résines). Cette méthode ne fait que transformer un composé en un autre. Les ions calcium et/ou magnésium (responsables de la dureté de l'eau) sont transformés en ions sodium (permutation sodique). La solution régénérante est une saumure préparée à base de chlorure de sodium. Il en résulte un déséquilibre et une forte concentration en sodium impropre à un usage aquariophile. De plus, cette installation a un coût élevé (nettoyage et renouvellement de la saumure).
• L'osmoseur, fonctionne sur le principe de l'osmose inverse, un phénomène naturel, sans produits chimiques et sans utilisation d'énergie. Cette solution est très performante, elle possède de nombreux avantages mais aussi quelques inconvénients. L'eau passe à travers des membranes qui ne laissent passer que les petites molécules.

Pour la filtration de l'eau par des membranes, on distingue cinq catégories :

Filtration conventionnelle : supérieur à 2 µm
Microfiltration : entre 2 µm et 0,05 µm
Ultrafiltration : entre 50 nm et 1 nm
Nanofiltration : entre 1 nm et 0,4 nm
Osmose inverse : inférieur à 0,4 nm

Petit rappel :
L'ordre de grandeur des atomes est l'Angström.
1 Angström = 0,1 nm (nanomètre) = 0,0001 µm (micromètre) = 0,0000001 mm (millimètre) = 0,0000000001 mètre

Le phénomène d'osmose(du grec ôsmos signifie poussée)

Nous sommes à la fin du XVIII ème siècle lorsque l'abbé Nollet (physicien français) constate un phénomène sur une membrane, la vessie du porc. La vessie laisse passer un flux d'eau douce pour diluer une solution séparée de l'eau par cette paroi. C'est le phénomène d'osmose.
Au XIX ème siècle, le chimiste Néerlandais Van't Hoff donne une théorie de la pression osmotique et la façon d'utiliser des parois semi-perméables.
De nos jours, des matériaux de synthèse permettent la fabrication de membranes semi-perméables assez résistantes.

L'osmose a lieu quand de l'eau passe d'une solution moins concentrée vers une solution plus concentrée par une membrane semi-perméable pour aboutir à deux solutions de même concentration.

Le phénomène de l'osmose inverse

Pour la filtration de l'eau, en aquariophilie ou dans les industries, on utilise le principe contraire de l'osmose : c'est l'osmose inverse. L'eau à traiter passe dans une membrane pour devenir d'un coté une eau pure et de l'autre une eau chargée de tous les composés de l'eau traitée. Il faut appliquer une pression sur l'eau pour la faire traverser la membrane. Généralement, la pression fournie par les réseaux de distribution est suffisante (environ 3 bars), sinon il faut utiliser une petite pompe pour augmenter cette pression.

La membrane est si fine (la taille des pores est comprise entre 1 et 4 Angströms maximum), qu'elle ne laisse passer que les plus fines molécules comme les molécules d'eau (Hydrogène et Oxygène) et certains gaz dissous (dioxyde de carbone). Les grosses molécules sont retenues par la membrane :

- Les sels dissous de calcium et magnésium responsables de la duretée de l'eau
- Les oligo-éléments
- Les nitrates
- Les métaux (cuivre, plomb)
- Les polluants (pesticide, herbicide, phosphates, chlore, etc.)
- Les dioxines
- Les virus (environ 0,2 µm) et bactéries
- Les éléments radioactifs

Un osmoseur retient environ 98% des composés de l'eau du robinet. Un courant d'eau nettoie la membrane en permanence et évacue les impuretés et polluants par le rejet d'eau sale. Dans un osmoseur, il y a donc une entrée d'eau à traiter, une sortie d'eau pure faiblement concentrée et une deuxième sortie d'eau fortement concentrée en polluants et impuretées.

Les membranes d'osmose inverse sont soit en acétate de cellulose (TAC) soit en polyamides (TFC - Thin Film Composite). Elles se présentent sous forme de fibres creuses (fins capillaires) ou de plaques enroulées en spirale autour d'un collecteur. Les membranes polyamides (TFC) sont les plus utilisées car plus résistantes. Des pré-filtres sont installés en amont de la membrane. Un préfiltre pour retenir les sédiments en suspension et éviter le colmatage. Un autre pré-filtre au charbon actif pour retenir le chlore et l'ozone qui sont très agressifs pour la membrane osmotique.

L'osmoseur en détail

L'eau de rejet est impropre à la consommation car elle contient un concentré de tous les polluants de l'eau. Toutefois, cette eau peut-être utilisée pour l'arrosage des plantes car elle est très minéralisée.

Il faut prévoir un stockage de l'eau pure mais le stockage ne pourra durer que quelques heures. L'eau étant complètement déminéralisée, elle va absorber tous les minéraux disponibles.

La capacité d'un osmoseur dépend de la pression de l'eau de conduite, de la température et de la teneur en sels minéraux. La pression permettant à l'eau de passer à travers la membrane doit-être d'environ trois bars. L'augmentation de la température augmente la production d'eau osmosée, les membranes sont très sensibles au gel et s'endommagent à partir d'une température de 35°C.

A la sortie de l'osmoseur, l'eau a une duretée (TH) nulle, un pouvoir tampon (TAC) très faible et un pH légèrement acide. De ce fait, l'eau osmosée est susceptible d'avoir de fortes variations de pH. Il est nécessaire de reminéraliser cette eau avec de l'eau du robinet ou des sels spécifiques pour obtenir une eau sur mesure. Ci-dessous, un exemple :

J'ai un aquarium de 150 litres, je change 38 litres d'eau toutes les deux semaines. Mon eau de robinet à une duretée de 18°TH et je souhaite avoir une eau à 7°TH. Quelle est la quantité d'eau osmosée et d'eau du robinet à prévoir ?
Rappel : l'eau osmosée à 0°TH
Quantité d'eau osmosée = (38 x (18 - 7)) / (18 - 0) = 23 litres d'eau osmosée.
Quantité d'eau du robinet = (38 x (7 - 0)) / 18 = 15 litres d'eau du robinet.

Entretien de l'appareil osmoseur

Lors de l'achat, vérifiez bien que les raccords soient compatibles avec le robinet. Il y a une différence entre un raccord de robinet de cuisine et se raccorder à un robinet de machine à laver. Il existe aussi des by-pass pour rediriger l'eau soit vers l'osmoseur soit vers un robinet classique.
Connectez l'osmoseur sur l'eau froide avec le robinet ouvert au maximum pour profiter de toute la pression, l'eau chaude endommagerait la membrane. Prévoyez également une évacuation pour l'eau sale et une autre vers un élément de stockage de l'eau osmosée. (un petit aquarium vide ou un réservoir de qualité alimentaire)
A la première utilisation, laissez couler l'eau de sortie pendant trente minutes pour bien évacuer les déchets de fabrication et le film lubrifiant qui protégeait la membrane. Cette membrane est à changer une fois tous les cinq ans (selon les recommandations du constructeur et de vos paramètres de l'eau de conduite).

La membrane doit-être constamment dans l'eau, il ne faut jamais vider un osmoseur. Il doit rester en position verticale pour éviter toute formation de bulles d'air.
Remplacer régulièrement les pré-filtres (environ tous les ans) pour éviter d'endommager la membrane.
En cas de non utilisation prolongée, il y a un risque de développement des bactéries, algues, champignons. C'est pour cette raison qu'un osmoseur doit toujours être utilisé, au minimum, quinze minutes toutes les semaines.

Avantages / inconvénients de l'osmoseur

Avantages :

- On peut adapter la duretée à volonté pour maintenir les poissons dans de meilleures conditions.
- Pas d'apport de nitrate ou de polluant.
- Pas d'utilisation de produits chimiques pour traiter l'eau (fixer les métaux lourds ou modifier la duretée).
- Économie d'argent pour les grands aquariums.
- Les changements d'eau peuvent se faire plus souvent, par exemple changement de 10% de l'eau toutes les semaines.

Inconvénients :

- La membrane est sensible à l'eau chaude.
- Rendement faible de 25 à 30 % d’eau pure (pour 5 litres d'eau traitées, 1 litre est pur et 4 litres sont à rejeter).
- Le prix de l'appareil à l'achat.
- La durée de vie de la membrane d'environ 5 ans.
- Prévoir de surdimensionner l'osmoseur car il ne sera pas utilisé dans les conditions optimales de température et de pression.
- Le temps pour obtenir l'eau osmosée est parfois long sur les petits modèles.