Le microfiltre dans les ménages et l’industrie
Moins de microplastique dans les stations d’épuration
Un quotidien sans plastique ? Impensable à l’heure actuelle. Les domaines d’application des matières plastiques synthétiques, appelées « plastiques » dans le langage courant, sont bien trop nombreux.[1] Les matières plastiques sont employées dans tous les domaines industriels et de la vie quotidienne : emballages, textiles, jouets, cosmétiques – le plastique est omniprésent dans notre vie quotidienne. Les matériaux isolants, les gaines de câble, les pneus automobiles et la résine synthétique sont fabriquées à partir de matières plastiques. La liste est infinie.
Les effets dévastateurs des émissions de microplastique pour la nature et l’environnement sont connus – et nous savons aussi que les animaux marins contaminés par les particules se retrouvent dans nos assiettes. Notre organisme absorbe jusqu’à cinq grammes de microplastique par semaine par le biais de l’alimentation.[2]
S’il est souhaitable de renoncer complètement aux matières plastiques dans les entreprises et les ménages privés, cela est difficilement réalisable dans l’immédiat. Il est donc particulièrement intéressant de s’intéresser aux voies de transfert du microplastique dans les canalisations et ainsi partiellement dans l’environnement car les stations d’épuration ne peuvent pas retenir tous les fragments. Plus on pourra éviter le transfert précocement, moins il y aura de risque que des émissions de microplastique se retrouvent dans le milieu aquatique et plus le processus de traitement sera réduit.
Les éléments de filtration pour les processus de nettoyage domestiques et industriels sont particulièrement intéressants ici. En retenant les particules de microplastique et autres particules très fines dans les installations et les appareils, ils réduisent ainsi non seulement la pollution de l’eau mais aussi la consommation de ressources importantes.
Infoboîte plastique et microplastique
Les termes de matières plastiques ou plastique désignent toutes les matières solides constituées de polymères (partiellement) synthétiques. Il s’agit entre autres des matières plastiques thermodurcissables et des élastomères mais aussi de produits comme la peinture, les fibres textiles ou la gomme des pneus. Leurs particules, fibres et fragments sont classés selon leur taille la plus grande en macroplastique (> 5 mm), microplastique (5 mm – 1 μm) et nanoplastique (< 1 μm).[3]
1. Chiffres et voies de transfert du microplastique dans l’environnement
Selon le Fraunhofer-Institut, les rejets annuels par personne dans l’environnement en Allemagne atteignent pas moins de 4 kg. Cela représente au total env. 330 000 t par an en Allemagne.[4] Une grande partie du microplastique pénètre dans l’environnement en flottant sur l’eau. Les particules de microplastique pénètrent dans les rivières, les plans d’eau et le sol entraînées essentiellement par l’eau des précipitations naturelles et les eaux usées, un mélange d’eau sale, d’eau de ruissellement et d’eau du réseau unitaire. Mais tous les microplastiques ne se ressemblent pas. La division de cette notion large en différentes catégories montre la diversité des sources d’émissions de microplastique :[5][6]
Microplastique primaire de type B
On retrouve des particules de matière plastique par exemple dans l’industrie lors du stockage et la fabrication de produits en matière plastique, lors de l’utilisation dans les ménages privés (abrasion, désagrégation, décomposition) ou dans la circulation routière (abrasion des pneus).
2. Barrières efficaces pour le microplastique
Les stations d’épuration communales et donc les ingénieurs compétents et les constructeurs d’installation correspondantes sont tenus de trouver des solutions de filtration qui éliminent presque toutes les particules de plastique des eaux usées. Il est néanmoins aussi important de mettre en place, à un stade précoce, des barrières qui filtrent les particules avant même qu’elles pénètrent dans les eaux usées. Il incombe donc également aux experts des secteurs industriels les plus divers de trouver des solutions de filtration d’eau efficaces et par ailleurs économiques.
2.1 Eaux usées domestiques et industrielles
À hauteur de 66 %, le plus grand danger émane du microplastique primaire de type B :[8] Il se détache lors de l’utilisation ou du traitement de produits contenant des matières plastiques. Les voies de transfert du microplastique dans les ménages privés et les industries sont, entre autres, les diverses opérations de rinçage et de lavage au cours desquelles le microplastique peut pénétrer dans les eaux usées. Des éléments de filtration qui retiennent et éliminent une grande partie des microparticules sont déjà utilisés ici.
Et ce n’est pas tout : La forme et la configuration des filtres contribuent à préserver les ressources et à réduire les coûts énergétiques durant la phase d’utilisation et d’exploitation. En effet, le filtre qui a moins tendance à se colmater réduit la consommation d’énergie et, dans le meilleur des cas, également la consommation d’eau.
À une période où l’hygiène est plus importante que jamais et où le volume des lavages augmente, les hausses de prix de l’énergie, les directives de préservation de la ressource ainsi qu’une raréfaction de l’eau induite par le changement climatique obligent à se réorienter également dans le domaine de la blanchisserie : traiter et utiliser l’eau de processus et éviter le microplastique font partie des nouvelles stratégies. Les textiles contribuent en effet dans une large mesure aux émissions de microplastique. Nos vêtements contiennent environ 60 % de matières synthétiques et à chaque lavage, dans des proportions normales, jusqu’à 700 000 fibres de microplastique pénètrent dans les eaux usées.[9] L’émission de microplastique sous forme de fibres est élevée en particulier lors du premier lavage.[10] L’utilisation de filtres de particules à pores fins, par exemple sous forme de tamis incurvés, permet de retenir la majeure partie de ces microparticules. Les filtres s’illustrent par une précision de séparation et une rigidité optimales. Et ici aussi, la surface lisse de la toile empêche l’adhérence des fibres. De plus, le rétrolavage excellent permet une longévité élevée du filtre.
2.2 Ruissellements routiers
Les zones qui favorisent l’abrasion des pneus sont les virages, les feux de signalisation et les carrefours. Les débris d’abrasion des pneus peuvent être transportées dans les eaux usées par les drainages, l’érosion et l’évacuation des eaux pluviales et s’accumuler surtout hors des centres urbains dans les accotements et les sols proches des routes.[11]
L’eau de pluie enrichie en microplastique devrait donc idéalement arriver filtrée dans les canalisations d’évacuation des eaux pluviales. C’est précisément le rôle des installations de traitement décentralisées dont font partie également les avaloirs de chaussée avec fonction de nettoyage, qu’on appelle « puisards de filtration ».[12] Grâce à l’emploi d’éléments de filtration et de substrats ou de textiles filtrants, les puisards de filtration sont capables de réduire non seulement les matières solides les plus grosses mais également la charge polluante de l’eau qui s’écoule. La part de substances filtrables retenues est également un critère essentiel pour le choix des systèmes de filtration adaptés. En effet, une part élevée de polluant est liée à ces nanoparticules (≤ 0,6 µm).[13]Une toile métallique robuste permet de retenir au préalable les matières solides telles que les pierres, le feuillage et le gravillon sableux qui la traversent. Lors de l’utilisation d’un substrat pour la rétention de particules les plus fines, la toile métallique sert en plus de couche barrière pour le substrat.
Malheureusement, seule une partie des précipitations peut être filtrée par les avaloirs de chaussée. Parallèlement, une quantité indéterminée d’eau s’infiltre hors des gouttières et des puisards et arrive dans la station d’épuration locale. En revanche, une filtration d’eau ciblée peut être réalisée pour les appareils électroménagers et les installations industrielles. L’utilisation d’éléments de filtration efficaces dans ces domaines est donc approfondie dans les chapitres suivants.
3. Configuration optimale d’un microfiltre
Comme mentionné précédemment, le terme « microplastique » désigne des particules et des fragments de matière plastique de1 µm à 5 mm. Les filtres en toile métallique représentent une solution de filtration idéale pour réduire la pénétration d’une grande partie des particules dans l’environnement via les eaux usées. Avec une finesse de filtration adaptée au débit optimal, une toile métallique robuste et stable assure une capacité de filtration maximale grâce à sa géométrie de maille totalement homogène.
La toile métallique résulte d’une combinaison prédéfinie de fils de chaîne et de fils de trame qui, en fonction du choix des fils et de la forme de la maille, crée différents aspects. Il s’agit notamment de structures géométriques précises dont la taille de pore et, par conséquent, les caractéristiques de matériau et de débit peuvent être définies avec précision. Elles permettent une performance de filtration constante sur toute la surface de filtration et des traitements de finition variés sont possibles. Le choix du type de tissage et du matériau permet d’adapter les caractéristiques mécaniques, chimiques et physiques aux exigences de chaque application.
3.2 Facteurs de succès des « filtres métalliques dans les appareils électroménagers et les installations industrielles »
Trois facteurs de succès jouent un rôle central dans la planification et le développement d’un microfiltre pour la filtration de l’eau domestique et industrielle.
Ces facteurs sont basés sur des thématiques fondamentales qui ne doivent pas être négligées dans le processus décisionnel afin d’obtenir une approche de solution optimale : Débit, finesse de filtration et rentabilité. Le média filtrant « toile métallique » vous permettra de relever les défis de manière optimale. Nous vous montrons en détail comment y parvenir.
Charge du filtre comme indicateur pour la forme de maille idéale
Un débit élevé pour une filtration précise est extrêmement pertinent pour les ingénieurs et les développeurs dans la branche des appareils électroménagers. Pour filtrer efficacement une grande partie de toutes les microparticules – dont les microplastiques – de l’eau avant même qu’elles pénètrent dans les stations d’épuration communales, une surface de filtration optimale est un indicateur important pour le choix du média filtrant et de ses possibilités de finition. Tandis que le défi pour l’industrie est, par exemple, d’obtenir la rigidité nécessaire des grands tamis incurvés et leurs possibilités de bordure, les ingénieurs développant des appareils électroménagers doivent trouver les meilleures solutions possibles dans un espace extrêmement réduit.
La toile ajourée à mailles carrées ou rectangulaires permet un débit maximal et convient donc très bien pour une utilisation dans les lave-vaisselles et les lave-linges à usage domestique. Ils sont soumis à une charge moindre contrairement aux grandes quantités d’eau dans les installations industrielles. La stabilité est également déterminante dans le processus de traitement de finition de la toile métallique, qui est généralement très souple, afin de permettre une surface de filtration la plus grande possible dans un espace extrêmement réduit. Le plissage – c’est-à-dire la configuration en plis – de la toile a fait ses preuves dans d’autres branches et donc également dans le développement du microfiltre pour le lave-vaisselle. Le plissage permet d’agrandir la surface de filtration et d’optimiser ainsi l’efficacité de la filtration.
Des grands fonds de tamis dont les toiles fines sont stabilisées par un treillis sont utilisés dans la technique de blanchisserie. Pour la fabrication de ce fond de tamis, la toile métallique est collée, par exemple, au cadre du tamis ou au treillis de support. Si nécessaire, la colle est compatible avec le contact alimentaire selon les règlements CE n° 1935/2004 et UE n° 10/2011, résistante à la chaleur ou aux acides ou adaptée à l’utilisation des ultrasons.
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![Type de tissage armure toile]()
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Dans l’armure toile, les fils de chaîne et de trame passent alternativement au-dessous puis au-dessus les uns des autres. -
![Plissage d’une couche de toile métallique]()
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Pour optimiser la surface de filtration dans un petit espace, la toile peut former des plis (plissée). -
![Collage]()
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Un collage peut être nécessaire pour assurer l’étanchéité, une protection ou une bordure.
Degré élevé de séparation même pour le microplastique le plus fin
Le rapport entre la finesse de filtration et le résultat de filtration est indéniable : plus une toile de filtration est fine, plus elle retient de particules étrangères et plus l’eau est propre après la filtration. La taille souhaitée des particules qui peuvent traverser la toile au maximum est décisive pour le choix du type de toile. L’utilisation d’une toile reps a fait ses preuves pour une taille située entre 5 µm et 80 µm. Les fils de chaîne et de trame sont tissés le plus étroitement possible les uns par rapport aux autres (maille zéro). Au lieu d’une maille, la toile présente un canal de pore. La finesse de filtration est mesurée ici à l’aide de la taille géométrique des pores.
En comparaison avec d’autres matériaux de filtration, la toile reps présente, en plus d’une précision de séparation élevée et d’une filtration précise, également les avantages suivants :
- Structure de toile optimisant l'écoulement
- Débits élevés
- Nettoyage facile
- Colmatage minime
- Grande longévité du filtre
La toile métallique est à long terme une bonne idée
Chaque fabricant souhaite naturellement produire à un prix aussi bas que possible afin de rester attractif par rapport à ses concurrents, autant dans un environnement B2B que B2C. L’augmentation des coûts de production de certains composants pour la fabrication de lave-vaisselles et de lave-linges à usage privé est nettement perceptible pour le client final si bien que les productions rentables représentent souvent le plus grand défi pour tous les acteurs de la chaîne de processus.
Comme chacun sait, la toile métallique ne fait pas partie des éléments de filtration les plus économiques. Elle reste pourtant extrêmement attractive d’un point de vue économique, notamment pour la filtration de l’eau. Ses caractéristiques telles que la stabilité, la robustesse, le débit et la précision de la géométrie des mailles ont déjà été évoquées. L’idée de durabilité se reflète dans la très bonne capacité de régénération de la toile métallique, tout comme dans la recyclabilité de ce média filtrant. Par ailleurs, des méthodes de fabrication innovantes, le savoir-faire et l’expérience des experts en toiles métalliques permettent d’orienter le processus de production vers une rentabilité maximale. Cela commence dès la phase théorique du développement. Auparavant, il fallait procéder par des tâtonnements longs et coûteux pour trouver des solutions. Aujourd’hui, des programmes de simulation fiables permettent la définition de nouvelles toiles de filtration et de leurs débits avant la phase de mise œuvre pratique. Les premières étapes de traitement directement sur le métier à tisser, la création d’îlots de production pour éviter les longues distances de transport ainsi que le contrôle par caméra de toutes les découpes de toile, selon les besoins, font également partie des mesures de rentabilisation. Car ici aussi : le temps, c’est de l’argent !
Grâce à sa polyvalence et sa recyclabilité, le média filtrant « toile métallique » est une solution idéale pour filtrer l’eau domestique et l’eau industrielle. La polyvalence requiert notamment un aperçu de toutes les possibilités et de vos exigences individuelles.
Grâce à des décennies d’expérience dans la fabrication et du traitement de finition des toiles métalliques, les experts de Haver & Boecker savent ce qui compte pour la fabrication de composants de filtration des microparticules. Outre notre précision et notre minutie extrêmes, nous sommes animés d’un esprit novateur dans tous les domaines de la production de toiles métalliques.
N’hésitez donc pas à nous contacter si vous avez des idées de projet ou des défis à surmonter. Laissez-nous rendre le monde un peu plus propre !
Sources (novembres 2022) :
[1] cf. Von Blazekovic, Jessica : « Was ist Plastik » (Qu’est-ce que le plastique), FAZ, septembre 2018
[2] cf. Welt.de : « Jeder von uns isst eine Kreditkarte pro Woche » (Chacun d’entre nous mange une carte de crédit par semaine), juin 2019
[3] cf. Ecologic Institut gemeinnützige GmbH : « Kernbotschaften » (Messages clés), axe de recherche du ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche « Plastik in der Umwelt » (Le plastique dans l’environnement), juillet 2022, page 6
[4] cf. Fraunhofer Umsicht : « Daten und Fakten Mikroplastik » (Données et faits sur le microplastique), février 2019
[5] cf. ebd.
[6] cf. Ecologic Institut gemeinnützige GmbH : « Kernbotschaften » (Messages clés), axe de recherche du ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche (BMBF) « Plastik in der Umwelt » (Le plastique dans l’environnement), juillet 2022, page 8 et suivantes
[7] cf. ebd., page 16
[8] cf. WellBlue : « Mikroplastik im Trinkwasser » (Le microplastique dans l’eau potable), diagramme circulaire, avril 2021
[9] cf. Greenpeace : « Mikrofasern aus Kleidungsstücken belasten die Ozeane » (Les microfibres des vêtements polluent les océans), février 2021
[10] cf. Ecologic Institut gemeinnützige GmbH : « Kernbotschaften » (Messages clés), axe de recherche du ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche (BMBF) « Plastik in der Umwelt » (Le plastique dans l’environnement), juillet 2022, page 8
[11] cf. ebd., page 9
[12] cf. Ministère allemand « MKULNV NRW » : « Niederschlagsentwässerung von Verkehrsflächen » (Évacuation des précipitations des zones de circulation), sans date, page 67
[13] cf. Abwasser Analysezentrum : « Abfiltrierbare Stoffe » (Substances filtrables), sans date
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