Les filtres à eau peuvent nous protéger de l'ingestion de microplastiques

Apr 08, 2023

Les filtres lents à sable et à membrane peuvent éliminer presque tous les minuscules polluants.

Par Carla Delgado | Mis à jour le 19 juin 2022 17h00 HAE

Sur tout le plastique qui a même été produit dans le monde, moins de 10% a été recyclé. L’un des plus grands dilemmes environnementaux est que le plastique ne se décompose pas, il se décompose seulement en morceaux plus petits qui peuvent contaminer le sol et l’eau. Les petites particules de plastique d’une longueur comprise entre un micromètre et cinq millimètres sont appelées microplastiques; Ceux de moins d’un micromètre sont appelés nanoplastiques.

Jusqu’à présent, des microplastiques ont été trouvés dans des sources d’eau comme l’eau des lacs, les eaux souterraines et l’eau du robinet, et ils contiennent probablement aussi des nanoplastiques encore plus petits. En fait, des études ont identifié des nanoplastiques dans l’eau du robinet en Chine, dans l’eau des lacs en Suisse et même dans des échantillons de glace dans les régions polaires du Nord et du Sud. Cependant, l’étendue complète de la minuscule contamination plastique des sources d’eau potable n’a pas encore été connue, car il est difficile de les détecter, ce qui peut rendre plus difficile la résolution du problème.

Des microplastiques ont récemment été trouvés pour la première fois dans le sang humain et les tissus pulmonaires vivants, mais leurs effets sur la santé humaine ne sont pas encore entièrement compris. Les particules microplastiques ingérées peuvent provoquer un déséquilibre dans le microbiome intestinal humain, ce qui peut jouer un rôle dans le développement de troubles gastro-intestinaux tels que le syndrome du côlon irritable et les maladies inflammatoires de l’intestin. Cependant, un lien direct n’a pas encore été établi.

Indépendamment des considérations de risque, il n’est pas sage de libérer d’énormes quantités de matériaux synthétiques non biodégradables dans l’environnement, ce qui entraîne des particules micro et nanoplastiques, explique Ralf Kägi, chef du laboratoire des particules à l’Institut fédéral suisse des sciences et technologies aquatiques.

« Les particules nanoplastiques peuvent avoir des effets indésirables sur les écosystèmes et la santé humaine », ajoute-t-il. « Plus les particules sont petites, plus il est probable qu’elles puissent être absorbées par n’importe quel organisme et distribuées, par exemple, dans le tractus gastro-intestinal. »

Le nombre de nanoplastiques dans les sources d’eau devrait augmenter à l’avenir à mesure que les plastiques continuent de se dégrader, de sorte que les processus de traitement de l’eau potable doivent être équipés pour les éliminer.

Certaines études montrent que les usines de traitement de l’eau potable peuvent filtrer les nanoplastiques assez bien. Selon une étude publiée dans Science of The Total Environment, une usine de traitement de l’eau potable conventionnelle qui utilise des filtres à sable et à charbon actif granulaire (CAG) – le type de filtre utilisé par de nombreux filtres à pichet d’eau – peut éliminer les nanoplastiques d’environ 88,1%. L’efficacité d’élimination peut augmenter à 99,4% si un processus de coagulation est également utilisé.

Pendant ce temps, une autre étude publiée dans le Journal of Hazardous Materials a révélé qu’un processus de traitement appelé filtration lente sur sable est tout aussi efficace pour retenir les particules nanoplastiques des sources d’eau, sinon plus. Dans cette méthode, l’eau est traitée à l’aide d’une couche épaisse et biologiquement active appelée schmutzdecke qui se trouve sur du sable de quartz. L’eau non traitée traverse d’abord la couche biologique, puis les couches de sable situées en dessous.

La couche biologiquement active – qui se compose d’organismes comme les algues, les bactéries et les protozoaires – est particulièrement efficace pour retenir la grande majorité des matières particulaires, y compris les particules micro et nanoplastiques, explique Kägi, l’un des auteurs de l’étude.

Des expériences de filtration à l’échelle pilote ont été menées à l’usine des eaux de Zurich afin de comparer différents procédés de traitement de l’eau et de simuler l’élimination des nanoplastiques dans une usine de traitement de l’eau potable à grande échelle.

Dans l’unité pilote de filtration lente sur sable, environ 70% des nanoplastiques ont été retenus dans les premiers 0,1 mètre du lit de sable, et la rétention a atteint 99,5% à 0,9 mètre. D’autres processus n’ont pas été aussi efficaces. Par exemple, l’ozonation ou l’injection d’ozone dans l’eau n’affecte pas la rétention des nanoplastiques pendant le traitement de l’eau. Pendant ce temps, la filtration au charbon actif n’a retenu que 10% dans les premiers 0,9 mètre du filtre.

Aussi excitante que soit cette nouvelle, la filtration lente sur sable est en fait une technologie assez ancienne. Il a été utilisé aux États-Unis pour la première fois en 1875. Bien qu’il soit progressivement tombé en disgrâce à la fin des années 1800 en raison de son débit lent et de son inadéquation pour traiter les eaux de source turbides, il s’agissait toujours d’une méthode de filtration prometteuse pour les communautés rurales.

Les filtres à sable lents sont également progressivement éliminés dans les usines de traitement de l’eau nouvellement construites en raison de leurs besoins considérables en espace. Ceux-ci sont ensuite remplacés par l’ultrafiltration, une sorte de système de filtration membranaire, qui utilise des membranes polymères synthétiques pour séparer physiquement ou filtrer les substances de l’eau, comme le sable ou les algues. Ils sont généralement plus chers, mais l’efficacité est comparable à celle des filtres à sable lents et ils ne prennent pas autant de place, explique Kägi.

Il y a très peu de recherches sur le sujet, mais l’élimination des particules micro et nanoplastiques à l’aide de technologies de filtration membranaire semble être plus efficace par rapport à d’autres techniques. Une étude de 2021 publiée dans Water Science & Technology a révélé que la méthode de filtration membranaire affichait une efficacité de 100% pour éliminer les microplastiques des eaux usées, comme le démontrent les résultats de filtration en laboratoire et à l’échelle réelle.

« On s’attend à ce que les systèmes de filtration membranaire surpassent même les systèmes de filtration lente sur sable en ce qui concerne la rétention des particules micro et nanoplastiques », explique Kägi. Bien qu’il soit très prometteur que certains procédés de traitement de l’eau puissent être efficaces pour éliminer les particules de plastique des sources d’eau contaminées, la racine du problème doit encore être abordée. Minimiser autant que possible l’utilisation du plastique reste primordial pour fournir de l’eau potable sans plastique.