Lorsqu'une surface est en contact permanent ou du moins très fréquent avec de l'eau, une couche indésirable d'êtres vivants, microscopiques ou non, peut se former à sa surface. Ce phénomène, appelé encrassement biologique, bio-encrassement ou encore biofouling, survient en mer sur les surfaces immergées -coque de bateau, bouée, corps-mort, etc - que recouvrent des organismes marins.
Il se produit également au sein des installations industrielles (tuyau, vanne, système de filtration …) qui sont colonisées par de petites algues, des bactéries … Comment contrôler ce phénomène ? Quels filtres utiliser ? Pemflow vous présente les meilleures solutions du marché.
Le biofouling, un phénomène complexe
Les micro-organismes peuvent pénétrer dans le système par l'intermédiaire de l'eau ou de l'air ou des deux. Ils peuvent être aérobies ou anaérobies. La nature des micro-organismes présents, leur concentration et leur vitesse de prolifération dépendent beaucoup de différents facteurs : température et pH de l'eau, présence de lumière, concentration en oxygène dissous, présence de nutriment organiques et inorganiques, débit, géométrie du dispositif ...
Les risques du biofouling
Le biofouling affecte en particulier les dispositifs de nano-filtration et d'osmose inverse, dont les membranes ne peuvent être désinfectées au chlore.
Il se produit également lorsque des bactéries (ou des algues) se fixent sur les parois internes de la tuyauterie d'un circuit, en particulier au niveau des coudes, des bifurcations ou des éléments filtrants. Ces bactéries adsorbées sur les parois forment alors progressivement un biofilm dont l'épaisseur augmente avec la multiplication des bactéries et le dépôt de matière organique morte à sa surface.
Visuellement, le biofilm se manifeste sous forme de taches verdâtres ou brunâtres ou de dépôt sur les parois de la tuyauterie. Il est principalement constitué de films gélatineux, collants et visqueux.
Une fois installé, le biofilm forme un ensemble dense et cohérent très difficile à éliminer. Des morceaux peuvent s'en détacher régulièrement pour se diffuser dans les composants du système, y compris les membranes de filtration.
Outre le risque biologique qu'ils représentent, ces éléments de biofilm piégés par les filtres peuvent les endommager. En les bouchant partiellement, ils imposent aussi d'augmenter la pression dans le circuit pour garantir le passage du fluide à travers les filtres, avec à la clef des coûts de fonctionnement plus élevés.
A noter aussi que dans certains cas, le biofilm peut contenir des micro-organismes sécrétant des composés biochimiques chimiquement agressifs pour les matériaux des installations. Ces molécules peuvent provoquer des dommages par corrosion microbienne, encore appelée « bio-corrosion ».
Pour en savoir plus sur le biofilm
Le biofouling, ennemi des systèmes de filtration
Ces contaminations peuvent conduire à l'encrassement biologique du système de filtration, avec à la clef des risques d'obstruction du filtre, une chute de pression conséquente à sa traversée et la libération de fortes quantité de micro-organismes indésirables dans le circuit, avec à terme de potentielles conséquences sanitaires et des risques de panne sur la chaîne de production.
Des biocides et algicides métalliques anti bio-encrassement
Il est possible de réduire cet encrassement biologique en utilisant des dispositifs filtrants comportant de l'argent et du zinc actifs (Ag / Zn) pour un effet anti-microbien, ou exploitant la synergie argent/cuivre actifs (Ag / Cu) pour une action algicide. Ces dispositifs filtrants empêchent la croissance des bactéries et des algues via trois mécanismes complémentaires : ils bloquent les transports à travers la paroi des cellules, inhibent la division cellulaire et perturbent le métabolisme cellulaire.
Plutôt que d'utiliser des nanoparticules qui ne sont pas forcément sans risque pour l'organismes et dont l'efficacité est limitée, certains fabricants ont mis au point des dispositifs filtrants intégrant des zéolithes comme supports pour les agents bactéricide et fongicide. On exploite ici le caractère microporeux du zéolithe, ce minéral naturel d'origine volcanique.
Des zéolithes renfermant de l'argent et, selon le cas, du cuivre ou du zinc, sont ajoutées aux fibres de polymères thermosoudées qui constituent le média filtrant. Les zéolithes relarguent l'argent, le zinc et le cuivre sous des formes ionisées, qui détruisent les micro-organismes. Le diamètre des fibres et la taille des zéolithes sont ajustés pour maximiser la circulation de l'eau et les échanges avec les particules métalliques agissant contre le biofouling, en surface comme au cœur du filtre. L'ensemble assure une filtration en profondeur.
Cette technologie innovante combine plusieurs avantages :
- Action antimicrobienne ou anti-algues
- Structure de densité graduée pour une capacité de rétention maximale des particules à éliminer
- Limitation de l'encrassement biologique des filtres et limitation de l'accumulation du biofilm dans l'ensemble du circuit
- contrôle de la charge biologique libre dans le circuit d'eau
Conseil de l'expert :
Ces filtres sont disponibles pour des valeurs seuil de 0,5 à 20 µm
Ces filtres sont notamment efficaces contre le staphylocoque doré (S. aureus), le bacille pyocyanique (P. aeruginosa), le colibacille (E. Coli) et les chlorelles, des algues vertes microscopiques (Chorella sp).
Une efficacité démontrée
Des études ont été menées pour évaluer l'efficacité de ces dispositifs filtrants. Prenons l'exemple d'une eau riche en algues vertes microscopiques de type Chlorella sp.
Plusieurs échantillons de cette eau sont placés dans des flacons. Selon le cas, et outre un flacon témoin, on ajoute soit des nanoparticules d'argent soit un additif Ag / Cu.
La densité optique du liquide (d'autant plus élevée qu'il y a d'algues présentes) est ensuite mesurée pendant 2 semaines pour déterminer l'évolution de la population d'algues dans les flacons. Les résultats démontrent les excellentes propriétés anti-algues de l'additif Ag/Cu.
Quelles applications ?
Ces filtres sont recommandés dans les applications suivantes :
- Installations utilisant de l'eau de mer : systèmes de préfiltration mis en oeuvre dans les circuits d'injection d'eau dans l'exploration pétrolière et gazière
- Procédés mettant en oeuvre des écoulements intermittents, avec risques de stagnation
- Préfiltration de certains équipements hospitaliers, comme les laveurs d'endoscopes
- Filtres utilisés dans les circuits d'eau chaude basse température et les installations à eau réfrigérée - LTHW (Low Temp Hot Water) et CHW (Chilled Water)- et le traitement des condensats.
Source image : Amazon filters
