Comment le charbon actif purifie-t-il l’eau ?

Pour ceux qui n’ont pas vu le charbon de bois opérer sa magie, essayez ceci : Tout d’abord, remplissez deux bocaux d’eau. Dans les deux pots, ajoutez du colorant alimentaire et remuez bien les mélanges. Ensuite, ajoutez 2 ou 3 cuillères (ou plus selon la taille du bocal) de charbon de bois en poudre dans un bocal. Laissez les bocaux reposer pendant au moins deux jours.

Le résultat ? Après 2 ou 3 jours, vous constaterez que le bocal nourri au charbon de bois est presque aussi transparent qu’il l’était après la première étape. Il semblerait que le charbon de bois ait absorbé le colorant alimentaire,  » purifiant  » ainsi l’eau. Cependant, comment le charbon de bois y parvient-il ?

Carbone activé

Premièrement, le charbon de bois n’absorbe pas, mais adsorbe les impuretés. Il y a une différence cruciale. Alors que l’absorption est le processus par lequel les substances se dissolvent ou sont aspirées dans le volume d’un absorbant, l’adsorption est le processus par lequel les substances adhèrent simplement à la surface d’un adsorbant. Elles ne s’infiltrent pas à l’intérieur, mais sont au contraire collées et limitées à la surface de l’adsorbant. Les éponges absorbent, le charbon de bois et le gel adsorbent.

La capacité du charbon de bois à purifier les substances aurait été employée dès plusieurs millénaires, lorsque les Égyptiens l’utilisaient pour éliminer certains éléments indésirables dans le processus de fabrication du bronze.

La raison pour laquelle le charbon de bois est un adsorbant si remarquable est qu’il possède une surface étonnamment poreuse. Ses milliards d’atomes de carbone sont séparés par des millions de pores. En fait, il dispose d’une grande surface pour capturer et stocker les impuretés. Sa porosité peut être rendue encore plus impressionnante et sa surface suprêmement grande en le traitant avec de l’oxygène. Le charbon ainsi obtenu est appelé charbon actif, et c’est ce que votre purificateur d’eau utilise pour purifier l’eau.

Les purificateurs sont constitués d’un lit de charbon actif que l’eau contaminée traverse pour être purgée de ses contaminants. Selon Wikipédia, un gramme de charbon actif du lit a une surface supérieure à 32 000 pieds carrés. À titre de comparaison, on estime qu’une cuillerée de charbon actif équivaut à la surface d’un terrain de football ! Cependant, quelles que soient ses capacités impressionnantes, le degré de purification varie en fonction de la vitesse à laquelle le charbon est exposé à l’eau. Plus l’eau passe lentement à travers le lit, plus le temps d’exposition aux contaminants est long.

Adsorption et attraction chimiques

Le charbon actif élimine les impuretés, qui ne sont pas nécessairement des contaminants dangereux, mais qui peuvent aussi être des substances odorantes ou colorées, des gaz ou des liquides, soit par adsorption chimique, soit par attraction chimique. Non, les deux ne sont pas les mêmes choses.

Une substance est chimiquement adsorbée lorsque, en passant devant la surface du charbon de bois, elle s’y attache après avoir été piégée dans l’un de ses millions de pores. Les substances qui ont le plus tendance à être piégées de cette manière sont les composés organiques ou à base de carbone. D’autre part, une substance est chimiquement attirée lorsque ses ions négatifs sont attirés par les ions positifs du charbon actif. Les substances les plus susceptibles d’être attirées de cette manière sont les composés inorganiques, en particulier ceux qui sont à base de chlore.

Ce serait une erreur de croire que les purificateurs d’eau sont invincibles, et que le charbon actif qu’ils abritent peut adsorber tout ce que vous lui lancez. Il y a certains composés qui sont indifférents à l’attraction ; ils passent à travers le lit complètement non adsorbé. Il s’agit notamment des minéraux, des nitrates, du sodium et de certains autres composés inorganiques dissous.

Enfin, le charbon actif n’est pas seulement utilisé par les purificateurs d’eau, mais aussi par les machines à café, les installations de traitement chimique, les crèmes pour le visage, les aquariums et même par les mégots de cigarettes. C’est lui qui fait fonctionner un masque à gaz. Toutefois, il est impératif de se rappeler que le charbon de bois perd toute valeur au bout d’un certain temps. Une fois que tous ses pores sont occupés par des contaminants, il purifie les liquides et les gaz aussi efficacement qu’un caillou. À ce moment-là, le charbon de bois occupé doit être remplacé par un nouveau charbon de bois inoccupé.