L'autonomiedans l’approvisionnement en eau potable
Une technique de filtration efficace et accessible aux petites communautés

 

Résumé

L'affirmation selon laquelle "L’eau ne tue pas" s'est avérée définitivement fausse! Eh oui l’eau tue bel et bien ! La contamination anthropique, par exemple par des pesticides, fait de l’approvisionnement en eau potable un problème crucial pour les pays en développement. En raison des insuffisances (et parfois de l'absence) de la réglementation et du manque de contrôle, on assiste encore dans ces pays à une utilisation intensive de produits agrochimiques, interdits en Occident pour certains. Pour approvisionner les petites communautés en eau potable, des technologies simples, robustes et moins coûteuses doivent être mises sur pied. Par ailleurs, il est primordial que ces technologies utilisent des matériaux locaux ou moins chers et qu'elles soient maîtrisées par la main-d'œuvre locale. La présente communication présente le concept de la technologie de filtration sur des lits à base du fer métallique (Fe0).

Les filtres à Fe0 offrent aux communautés villageoises une perspective d'accéder à une autonomie réelle dans l’approvisionnement en eau potable. Cette autonomie, garante du bien-être, représente le socle de tout développement durable.

Introduction

L'utilisation généralisée et intensive des produits agrochimiques représente un danger pour la santé humaine et pour l'environnement. La contamination de l’environnement terrestre est une préoccupation croissante dans le monde entier, comme le témoignent les différents sommets internationaux depuis Rio (1992). Dans plusieurs pays du monde, des études scientifiques ont détecté des pesticides et leurs produits de dégradation dans l’organisme des êtres humains, en particulier chez les enfants, les femmes en âge de procréer, et même dans le lait maternel. Cette situation est exacerbée dans les pays en développement où les sociétés agrochimiques trouvent encore un marché non contrôlé pour des produits jugés dangereux pour la santé humaine et interdits dans les pays développés.

Les produits agrochimiques présentent une gamme de toxicité très variée. Certains d’entre eux sont cancérogènes, d’autres sont neurotoxiques, d’autres sont des inhibiteurs de la cholinestérase, d’autres encore sont des perturbateurs endocriniens ou toxiques pour la reproduction. De manière générale, les produits agrochimiques pris ici comme représentants de la contamination chimique sont à l'origine de maladies chroniques plus ou moins graves.

À côté de la contamination chimique, la contamination microbienne est une autre cause de maladie en ville et dans les communautés villageoises. La contamination microbienne est à l’origine des maladies dites hydriques dont le choléra et la typhoïde sont deux exemples classiques. Les maladies hydriques sont à l'origine des plus forts taux de mortalité dans les pays en voie de développement.

La question qui se pose est celle de savoir pourquoi ces maladies continuent à faire tant de ravages. La raison la plus plausible semble être "la pauvreté". Ainsi par exemple, ce n’est qu’en construisant des hôpitaux, des centres de traitement des eaux et en éduquant la population que l'on pourra endiguer ces maladies.

Sortir du cercle vicieux

Un argument "satisfaisant" qui explique la situation alarmante des communautés villageoises en Afrique est la pauvreté. Ainsi : (1) l'aide internationale serait insuffisante et inefficace pour réaliser les investissements nécessaires ; (2) les populations concernées ne disposeraient pas d'installations sanitaires ; (3) le climat équatorial et/ou la région tropicale garantissent la pérennité des maladies hydriques. Ainsi, le Sud pauvre n’aura la vie sauve que quand le Nord riche l’aidera avec plus de volonté que par le passé. Il faut bien quitter cette logique !

Sortir de l'impasse

Complémentairement au paradigme courant consistant à "aider les gens à s'aider eux-mêmes", cet article décrit un procédé qui appartient à la catégorie "Do-It-Yourself" ("réalise-le toi-même") pour le traitement de l'eau et qui a le mérite d'être applicable dans toutes les petites communautés. Le procédé utilise le fer métallique (Fe0) et d’autres matériaux facilement accessibles, disponibles en grande quantité et peu coûteux, pour éliminer efficacement les contaminations biologique et chimique de toute source d’eau. Ce système offre à toute communauté une autonomie dans le secteur vital de l'approvisionnement en eau potable.

Filtration sur fer zéro (Fe0)

La filtration sur Fe0 a été développée pour le traitement des eaux souterraines dans les tranchées connues sous le nom de "barrières perméables réactives". Cette technologie a démontré sa capacité à traiter des eaux souterraines polluées par plusieurs classes de contaminations biologique et chimique. Actuellement, près de 200 barrières perméables réactives sont installées à travers le monde. Ces barrières fonctionnent en majorité de manière très satisfaisante, en partie, depuis plus de 15 ans.

Pour construire des systèmes filtrants d’efficacités similaires dans les conditions atmosphériques, il faut artificiellement créer les conditions semblables à celles du sous-sol. En particulier, il faut réduire la concentration de l’oxygène dissoute d’environ 8 mg/l à des valeurs inférieures à 2 mg/l. Ensuite, il faut créer l’obscurité. Créer de l’obscurité est sans doute la condition la plus facile à remplir, il suffit de bien choisir le contenant du filtre. Au cas où celui-ci serait transparent, le couvrir avec une feuille d'aluminium sera une solution adéquate. Pour ce qui est de créer un milieu pauvre en oxygène, des solutions intelligentes peuvent être trouvées ; une d’elles consiste à monter le fil de Fe0 après un filtre biosable. Dans les filtres biosables, l’oxygène est utilisé dans le film biologique (Anglais : biofilm) de sorte que la solution sortant du filtre ne contient presque pas d’oxygène.

La présentation ci-dessus suggère qu’un filtre à Fe0 situé en aval d’un filtre biosable remplisse les conditions pour fonctionner comme une barrière perméable réactive (souterraine). Ce pré-requis est d’autant plus valable que les filtres à Fe0 testés dans les conditions atmosphériques pour l’élimination de l’arsenic en Asie du Sud-Est (Bangladesh, Népal) ont été prouvés très efficaces mais pas durables. La courte durée de vie observée est due à l’abondance de l’oxygène qui engendre la formation des oxydes de fer (III) (Fe2O3, FeOOH, Fe(OH)3) dont le volume est 4,3 à 6,4 fois plus large que celui du fer dans le réseau cristallin (Fe0). En d’autres termes, les filtres à Fe0 utilisés dans les conditions atmosphériques étaient mal dimensionnés.

L’expansion volumétrique du fer pendant le processus de corrosion exige que la proportion de Fe0 dans le lit filtrant soit réduite au maximum. Il est impératif qu’une partie des particules de fer soit remplacée par des particules d’un matériau non expansif (gravier, sable). Dans le cas idéal, ce matériau non expansif doit être poreux (roches volcaniques). Des calculs théoriques ont montré que la proportion volumétrique idéale du Fe0 est d'environ 25 %. Ce taux de fer correspond à un système qui se colmate juste à l’exhaustion du fer. Comme il est difficile d’atteindre ce seuil dans les conditions de terrain, il est conseillé que les proportions supérieures soient testées dans un premier temps, par exemple 40 %. La prépondérance de sable dans le filtre fait qu’un filtre viable à base de fer est à proprement parler, un filtre à sable modifié au Fe0.

 

Filtres à sable modifié au Fe0

La présentation ci-dessus a démontré que les filtres proposés représentent une amélioration du filtre biosable dont l’efficacité à améliorer la qualité de l’eau est connue depuis le 19ème siècle. Les filtres à sable ont efficacement aidé à combattre le choléra dans les villes de Hambourg et Altona en 1892 et 1893. Il n’y a pas de raison que ces systèmes n’éloignent pas le choléra de l’Afrique au 21ème siècle. Bien plus, le traitement de l’eau de la ville de Berlin, la capitale politique de l’Allemagne Fédérale, est essentiellement basée sur la filtration sur sable. Ce qui signifie que ces systèmes filtrants sont encore d’actualité en Occident ; il n’y a donc aucun obstacle à les introduire de manière systématique en Afrique. Bien plus, ces systèmes biosables sont améliorés par un lit à Fe0. Dans les lits à Fe0 bien dimensionnés, l’élimination de la contamination microbienne excédant le filtre biosable et l’élimination de la contamination chimique sont garanties.

Par ailleurs, en fonction de la nature de la contamination, un lit de charbon actif peut être joint en amont et/ou en aval pour éliminer des polluants qui auraient une faible affinité tant pour le sable que pour les oxydes de fer (du lit Fe0). En effet, l'Organisation Mondiale de la Santé recommande la filtration sur charbon actif comme la meilleure technologie disponible pour le contrôle de nombreux produits chimiques organiques synthétiques dans l'eau potable. Les charbons actifs commerciaux sont chers mais des techniques de leur synthèse à petites échelles sont disponibles. En plus du charbon actif, d’autres matières organiques (végétales) et minérales peuvent être incorporées dans le système filtrant en vue d’en améliorer l’efficacité à produire de l’eau potable.

Conclusion

Cet article a présenté un système facile à réaliser pour éliminer efficacement les contaminations biologique et chimique de l'eau. Le système est simple, efficace et robuste. Il est construit à l'aide du génie local. Le fer métallique qui est le cœur de ce système a été fabriqué en Afrique noire longtemps avant l’arrivée du premier esclavagiste arabe, longtemps avant l’arrivée du premier esclavagiste/explorateur européen. Les forgerons africains ont modifié le "fer industriel" à la demande de l’administration coloniale depuis les premières années de l’implantation européenne. Le génie africain est capable de refondre le fer à béton (par exemple) dans les "hauts-fourneaux artisanaux" pour produire de la limaille de fer à utiliser dans les filtres à eau à l’échelle domestique ou à l’échelle du village.

L'éducation et le souci de rendre les populations locales autonomes ont été la motivation pour la conception du système de traitement d'eau présenté dans cette communication. Il n’y a pas de doute que ce système efficace, simple et élégant dans la conception, peu coûteux dans sa réalisation, permettra bientôt aux communautés rurales de s’approprier le secteur vital de l'eau potable. Pour reprendre KOFFI ANNAN, "nous ne vaincrons ni le SIDA, ni la tuberculose, ni le paludisme, ni toute autre maladie infectieuse qui frappe les pays en développement, avant d'avoir gagné la bataille pour l'eau potable, l'assainissement et les soins de santé de base". La filtration sur lit à Fe0 est naturellement applicable et est d’ailleurs appliquée à l'assainissement à petite échelle.

CHICGOUA NOUBACTEP

Angewandte Geologie, Universität Göttingen, Goldschmidtstraße 3, D - 37077 Göttingen, Germany

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Remerciements


ROUKIATOU Maas (Bruxelles / Belgique) et Emmanuel CHIMI (Douala / Cameroun) sont remerciés pour les fructueuses discussions qui ont amélioré la qualité de ce manuscrit.

 

Bibliographie

 

KEARNS J., FLANAGAN J. (2007) : Self-reliance in water treatment : Providing safe drinking water to communities using charcoal filtration to remove pesticides. Proceedings of the Third International Conference on Gross National Happiness, Bangkok, Thailand, November 2007.

NOUBACTEP C. (2013): Metallic iron for water treatment : A critical review. Clean - Soil, Air, Water 41 (7), 702–710.

NOUBACTEP C. (2014): Affordable safe drinking water for victims of natural disasters. In KÄTSCH C., and MELICZEK H. (Eds) “Natural Disasters and Sustainable Development”, Proceedings of the International Seminar held in Göttingen, Germany 17-19 April 2013, Cuvillier Verlag, Göttingen; ISBN-13: 9783954046683, pp. 57–75.

NOUBACTEP C., TEMGOUA E., RAHMAN M.A. (2012) : Designing iron-amended biosand filters for decentralized safe drinking water provision. Clean: Soil, Air, Water 40 (8), 798–807.

URFER D., FORTIER S.P. (2012) : Traitement décentralisé de l’eau potable – kls®filter. ARPEA 252 (avril 2012) 6–13.

 

 

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1 comment

  • Comment Link Mike Tuesday, 03 June 2014 09:31 posted by Mike

    Bon article et merci pour l'auteur pour ce partage.

    Mikka

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