La neutralisation magnétique de calcaire

Dans certaines régions de France, les eaux distribuées sont dures et ont tendance à former des incrustations de carbonate de calcium dès qu’elles sont chauffées au-delà de 30 °C (conduites, ballons d’eau chaude, équipements sanitaires...). Pour exprimer le taux de calcaire dans l’eau (carbonate de calcium), on parle de dureté de l’eau, mesurée par son titre hydrotimétrique (TH) et exprimée en degrés français (°f). Une eau douce de bonne qualité a une dureté comprise entre 10 et 20 °F. Cependant, il n’est pas rare, surtout lorsque l’eau est issue de pompages dans la nappe phréatique, que sa dureté atteigne 90 °F. Des colmatages de conduites, d’appareils de chauffe (cumulus, chauffe-bain, cafetières électriques, etc.) sont alors constatés, mais aussi des désagréments tels que : fuites des robinets, traces sur les appareils sanitaires, etc. Pour supprimer ces désagréments, il existe plusieurs techniques : l’adoucissement d’eau par échange d’ions, les polyphosphates et les neutralisateurs magnétiques.

La technique d’adoucissement, fonctionnant sur un principe relativement simple, consiste à faire passer l’eau sur des résines (microbilles poreuses en PVC alimentaire) qui ont pour fonction d’assurer l’échange des ions calcium contenus dans les eaux par des ions sodium, préalablement fixés sur la résine. Les ions calcium restent piégés sur la résine et les ions sodium sont entraînés avec l’eau potable et consommés. Une fois saturé en ions Ca²⁺, le dispositif alors inefficace doit être régénéré. Pour ce faire, un dispositif d’électrovannes isole temporairement l’enceinte contenant les microbilles et les baigne dans de l’eau salée. Le processus d’échange d’ions se fait alors dans le sens inverse et les résines se rechargent en ions Na⁺. Cette régénération nécessite ensuite le rinçage des résines et le retour à leur position normale des vannes. Cependant, cette méthode n’est pas inoffensive car l’eau ainsi obtenue n’est plus garantie comme potable, et peut être même dangereuse pour des personnes ayant un régime sans sel ou souffrant d’hypertension. De plus, cette eau est corrosive et peut provoquer des dégâts considérables sur les canalisations et les joints. Dans ces conditions, tout au long de son parcours dans les canalisations, l’eau se charge en éléments relargués comme certains métaux dont la consommation est

nocive. D’autre part, les microbilles utilisées sont poreuses et leur maintien dans l’eau en permanence favorise la prolifération de micro-organismes. D'où la nécessité de prendre certaines précautions d'utilisation si l'eau d’alimentation ne présente pas un pouvoir de désinfection suffisant (pouvoir rémanent assuré par une concentration résiduelle en chlore ou en ozone). Enfin, cette méthode est chère et contraignante (régénération, suivi de la qualité de l'eau, entretien scrupuleux...). Quant à la méthode aux polyphosphates, elle peut être comparée aux adoucisseurs avec les mêmes inconvénients. D'une façon générale, l'eau livrée au robinet ne supporte pas les modifications chimiques, sous peine de modification de sa potabilité.

La méthode de neutralisation magnétique peut être considérée comme la meilleure, à condition d’être bien connue et d’être ainsi utilisée de manière optimale. Elle consiste à faire passer l'eau à travers un champ magnétique qui modifie les structures physiques des sels dissous, sans provoquer de modifications chimiques (Figure 1), ce qui permet à l'eau de conserver toutes ses qualités de potabilité, indispensables à notre organisme. Il est important de préciser qu'il existe plusieurs types d’appareils utilisant ce principe, mais que leur efficacité diffère suivant leur méthode d’application.

Les neutralisateurs magnétiques

Les détartreurs électroniques fonctionnent comme des électro-aimants, en créant, à l'aide de spires enroulées à l’extérieur de la tuyauterie, un champ magnétique. L’eau potable, contenant des sels minéraux dissous, des métaux et des oligo-éléments, étant conductrice d’électricité, son déplacement dans un champ magnétique induit un courant électrique et il se produit un phénomène de microélectrolyse génératrice de germes de tartre dans l'eau (réaction des ions hydroxyles (OH) sur les ions hydrogénocarbonates (HCO₃). Sur ces germes solides, le calcaire s’agglutine et ne se fixe donc pas sur les parois des canalisations. Ces appareils sont chers et les résultats obtenus imprévisibles, voire douteux, car l'eau passe très vite dans le champ magnétique. Le remède est parfois pire que le mal. De plus, ce type d'appareils provoque des perturbations dues au champ magnétique sur les appareils électroniques tels que : alarmes, radios, téléphones, télévisions, etc...

Les détartreurs magnétiques à mâchoires sont constitués d'aimants permanents que

On le fixe à l'extérieur de la tuyauterie. Si ces appareils sont d'un prix plus abordable, les inconvénients sont les mêmes que pour les détartreurs électroniques. De plus, l’efficacité est plus que douteuse car il n’est pas possible d’établir une relation entre un débit d'eau et l'intensité du champ magnétique.

Dans les neutralisateurs magnétiques de calcaire, l'eau est en contact direct avec des aimants permanents spécialement fabriqués pour cet usage. Ce contact est prolongé grâce à un parcours étudié afin de respecter un temps de séjour dans le champ magnétique (Figure 2). De plus, les aimants sont emprisonnés dans une cage non magnétique, qui empêche le champ de perturber les appareils avoisinants (Figure 3). La durée d’efficacité du traitement magnétique sur l'eau est limitée dans le temps, aussi il est fortement recommandé de traiter l'eau au plus près de l'utilisation, ou de la zone à risques. Ces zones à risques sont :

• - les machines à laver le linge et la vaisselle,
• - les appareils produisant l'eau chaude sanitaire (cumulus, chaudières, etc.),
• - les condenseurs à eau de groupes frigorifiques,
• - les machines à café,
• - et, d'une façon générale, tous les appareils qui réchauffent l'eau au-delà de 30 °C.

Une gamme complète de neutralisateurs magnétiques est disponible en fonction de l’utilisation envisagée, du débit de l'eau et du montage souhaité. Divers exemples de montage sont présentés en Figure 4, Figure 5, Figure 6, Figure 7, Figure 8.

Efficacité des neutralisateurs magnétiques de calcaire (N.M.C.)

Hormis les tests scientifiques présentés ci-dessous et réservés aux initiés, divers tests, de réalisation très simple, permettent de se faire une opinion sur l'efficacité des appareils neutralisateurs magnétiques de calcaire.

Dans des régions aux eaux fortement calcaires (35 °TH), le premier test d’efficacité consiste à laver des serviettes éponges, sans adjonction de produit assouplissant. Les résultats obtenus avec les N.M.C. sont concluants : d’une part, le linge est mieux lavé et, d’autre part, les serviettes éponges ont une souplesse remarquable par rapport à un lavage sans produit assouplissant. Les utilisateurs peuvent se satisfaire de ce résultat d’autant que les économies engendrées ne sont pas négligeables. De plus, les résistances électriques des machines ne sont plus entartrées, ce qui reste l’objectif principal du traitement.

Le deuxième test réalisable concerne les machines à laver la vaisselle. Dans ce cas également, les résultats sont probants : absence de dépôts incrustants sur les verres, d'entartrage des résistances électriques, et diminution de la quantité de produits anticalcaire à utiliser, voire suppression de leur utilisation. D’autres tests peuvent être réalisés sur les appareils de réchauffement de l'eau sanitaire. En effet, quelle que soit la dureté de l'eau, lors de son réchauffement, les sels dissous sont précipités et se changent en tartre incrustant. Dans un délai plus ou moins long, apparaissent des dépôts et même un colmatage de l'échangeur. Grâce au neutralisateur de calcaire, il n'y a plus formation de tartre incrustant et, même, avec le temps, il y a destruction du tartre déposé avant mise en place du neutralisateur. De même pour les chauffe-bains et cumulus, il n’y a plus formation de tartre.

Lorsqu’un neutralisateur magnétique de calcaire (N.M.C.) est installé, ces dépôts n’apparaissent pas et les appareils conservent leur brillance d’origine. De plus, aucune rayure provoquée par le tartre n’apparaît sur les joints des robinets ainsi protégés des fuites. Enfin, dans les équipements de refroidissement d’eau, l’entartrage peut générer des pertes d’énergie parfois considérables.

En effet, une couche de tartre de 1 à 7 mm crée une augmentation des dépenses d’énergie de 10 à 40 %. Une couche plus importante peut provoquer une panne sur les groupes frigorifiques par excès de pression sur les condenseurs. Le traitement des eaux de refroidissement des groupes frigorifiques par N.M.C. empêche un entartrage des tubes des condenseurs et limite ainsi les pertes d’énergie et la détérioration des équipements.

Pour les appareils produisant de la vapeur, il peut se former un dépôt sur les résistances électriques ; cependant ce dépôt n’est pas fixé et peut donc être facilement éliminé avec une éponge ou un linge humide. Le neutralisateur magnétique de calcaire évite ainsi les claquages de résistances électriques. Enfin, l’émail et la porcelaine étant très sensibles aux dépôts de tartre, le ternissement des appareils sanitaires et de leurs robinets (lavabos, W.C., baignoires) est caractéristique d’une eau calcaire.

D’un point de vue plus scientifique, divers tests ont été réalisés par le laboratoire Biophy Research (Villeurbanne – 69), afin de vérifier l’efficacité des appareils neutralisateurs magnétiques de calcaire, en l’absence de législation.

Ces tests consistaient en une visualisation par AFM des cristaux de CaCO₃ avant et après passage de l’eau dans un neutralisateur magnétique. Le protocole opératoire mis en place consistait à faire évaporer, à 85 °C sur une plaquette de silicium ultrapure, d’une part de l’eau non traitée et, d’autre part, de l’eau traitée par passage sur neutralisateur magnétique. Les cristaux déposés sur cette plaquette peuvent ainsi être observés en AFM. L’analyse AFM est réalisée en mode tapping, avec un cantilever de constante de raideur 50 N/m et une fréquence d’oscillation de 350 kHz. La céramique piézo-électrique utilisée a une caractéristique de balayage x,y = 100 μm, z = 4,5 μm.

En AFM, en mode tapping, le cantilever oscille à sa fréquence propre avec une amplitude d’oscillation élevée de façon à traverser périodiquement la couche de contamination de surface lorsque la pointe parcourt la surface. Ce mode permet de n’appliquer qu’une force très faible en surface et d’observer ainsi des objets fragiles ou faiblement liés au substrat, ce qui était le cas des cristaux simplement évaporés sur le substrat en silicium.

En ce qui concerne les résultats obtenus,

Une observation à la loupe binoculaire a permis de mettre en évidence la présence de pavés rhomboédriques de calcite, sans présence apparente d’aragonite dans le premier échantillon et la présence de rhomboèdres de calcite et de cristaux d’aragonite dans le deuxième échantillon. Les photographies jointes représentent la plage observée à la loupe binoculaire pour chaque échantillon dans des zones particulièrement représentatives des deux types de cristaux observés (Figure 9 et 10). La présence d'autres cristaux et dépôts dus à l’évaporation d’une eau de consommation courante a également pu être mise en évidence au cours de cette observation. Un cristal de calcite a ainsi pu être imagé (image de 9,5 μm en surface du cristal). Le cristal présente une forme rhomboédrique et la surface est plane (Figures 11 et 12).

Il n’a cependant pas été possible d'imager un cristal entier d’aragonite, à cause de la forte valeur en z. Sur une image de 9,5 μm obtenue en surface, on a néanmoins pu observer parfaitement l’arête centrale du cristal orthorhombique (Figure 13).

Conclusion

Encore assez mal connus du grand public et des industriels et sujets à controverses, les procédés de neutralisation magnétique de calcaire contenu dans les eaux de consommation ont cependant un avenir intéressant devant eux.

Les neutralisateurs magnétiques de calcaire, dont l'efficacité et la fiabilité ont été prouvées à la fois par des tests scientifiques et empiriques, peuvent être utilisés pour des applications variées, domestiques ou industrielles.

Les tests scientifiques réalisés ont permis de montrer que leur efficacité était due à une modification physique des cristaux de carbonate de calcium (transformation des cristaux de calcite (rhomboédriques) en cristaux d'aragonite (orthorhombiques).

Outre les résultats obtenus et présentés dans les paragraphes précédents, il est important de souligner les avantages des neutralisateurs magnétiques de calcaire, dont les principaux sont :

- la conservation de tous les composants de l'eau et le respect de ses qualités,

- l'absence de modification du goût et de l’odeur de l’eau,

- la non-nécessité d'utiliser des produits chimiques ou des régénérants,

- un montage facile de l'appareil,

- une très faible perte de charge,

- l'absence de réglage et/ou d’entretien à effectuer,

- l'absence d’usure,

- aucune utilisation d’énergie (électricité, gaz, ni autre),

- la diminution voire la suppression de l'utilisation de produits anti-calcaire ou assouplissant pour les machines à laver le linge et la vaisselle,

- un investissement très faible.