Le carbone et l’eau

Le carbone élémentaire ne se trouve normalement pas dissous dans l’eau. L’eau contient plutôt du carbone sous forme de gaz dissous, de minéraux carbonatés et de composés organiques. Sa forme et sa concentration importent, car elles influent sur l’alcalinité, le pH, la formation de tartre, l’efficacité du traitement et la qualité de l’eau.

Le carbone dans l’eau désigne plusieurs choses différentes. Le carbone inorganique dissous (DIC), le carbone organique (DOC, POC ou TOC), le dioxyde de carbone gazeux et les adsorbants carbonés solides tels que le charbon actif ne doivent pas être considérés comme interchangeables.

Carbone inorganique : dioxyde de carbone, bicarbonate et carbonate

Dans les eaux naturelles, le carbone inorganique dissous se présente principalement sous forme de dioxyde de carbone dissous (CO₂), d’acide carbonique (H₂CO₃), de bicarbonate (HCO₃⁻) et de carbonate (CO₃²⁻). Leurs proportions relatives dépendent principalement du pH ; la température, la pression et la composition de l’eau influent également sur l’équilibre.

Le dioxyde de carbone provenant de l’air, de la respiration du sol et de l’activité biologique peut se dissoudre dans l’eau. Lorsque l’eau entre en contact avec le calcaire et d’autres minéraux carbonatés, leur dissolution peut apporter du calcium, du magnésium et du bicarbonate à l’eau. Dans de nombreuses eaux douces, le bicarbonate est le principal contributeur à l’alcalinité. L’alcalinité est la capacité de l’eau à neutraliser les acides ; elle ne se confond ni avec le pH ni avec la dureté.

À un pH plus élevé, une plus grande fraction du carbone inorganique se trouve sous forme de carbonate. Si les concentrations de calcium ou de magnésium et l’équilibre des carbonates conduisent à une sursaturation, des minéraux carbonatés peuvent précipiter et former du tartre. Des variations du pH, de la température, de la pression ou de la teneur en CO₂ dissous peuvent modifier cet équilibre.

Carbone organique et mesures de la qualité de l’eau

La matière organique naturelle pénètre dans l’eau à partir des sols, de la végétation, des algues et de l’activité microbienne. Les eaux usées et les procédés industriels peuvent y ajouter d’autres composés organiques. Les laboratoires peuvent indiquer le carbone organique dissous (DOC), le carbone organique particulaire (POC) ou le carbone organique total (TOC). Le TOC mesure le carbone organique d’un échantillon ; il ne mesure pas l’ensemble du carbone inorganique dissous.

Le carbone organique comprend des composés aux propriétés très diverses. Certains sont biodégradables, tandis que d’autres persistent ou influent sur la couleur, le goût, l’odeur, la formation de sous-produits de désinfection ou l’encrassement des membranes. Un résultat de TOC ne permet pas, à lui seul, d’identifier les composés individuels ni de déterminer quel traitement sera efficace ; l’objectif du traitement et la matrice de l’eau doivent guider les analyses complémentaires.

Formes du carbone et traitement de l’eau

Dioxyde de carbone dissous : l’aération ou le dégazage peuvent réduire la teneur en CO₂ libre lorsque les conditions du procédé et la chimie de l’eau le permettent. Le dégazage modifie l’équilibre des carbonates et peut influer sur le pH.
Bicarbonate, carbonate et alcalinité : l’ajustement du pH, l’adoucissement à la chaux, la précipitation, la nanofiltration ou l’osmose inverse peuvent être envisagés pour un objectif défini. Le choix dépend de la dureté, de l’alcalinité, de la saturation, du taux de récupération et des résidus.
Composés organiques : le traitement biologique peut réduire la matière organique biodégradable. L’adsorption sur charbon actif peut éliminer de nombreux composés organiques ciblés, mais son efficacité dépend de l’adsorbant, des contaminants visés et des conditions d’exploitation.

Le charbon actif est un milieu de traitement poreux ; ce n’est pas du carbone élémentaire dissous. Le charbon actif en grains n’est pas une méthode générale d’élimination du bicarbonate ou d’autres formes de carbone inorganique dissous. L’osmose inverse et la nanofiltration peuvent réduire la teneur en de nombreux ions dissous et en certaines substances organiques, mais le CO₂ dissous neutre peut traverser les membranes et nécessiter un dégazage distinct ou un post-traitement.

Pour des exemples de composés carbonatés et bicarbonatés, de flux industriels et d’eaux naturelles courants ainsi que de filières de traitement pertinentes, voir les sels courants contenant du carbone dans l’eau. Informations connexes : adsorption sur charbon actif, carbonate et bicarbonate dans l’eau d’irrigation et calcium dans l’eau.

Échantillon d’eau de laboratoire à côté de calcaire et d’une colonne de traitement au charbon actif en grains — Le carbone dans l’eau comprend les espèces carbonatées dissoutes et les composés organiques, qui peuvent être traités par différents procédés.

Discuter d’un problème de traitement de l’eau lié au carbone

L’évaluation commence par la définition de l’objectif du traitement et par une analyse appropriée de l’eau. Selon le cas, les paramètres peuvent comprendre le pH, l’alcalinité, le carbone inorganique, la dureté, le TOC ou le DOC, les composés organiques ciblés, la température et le débit. Ces données aident à comparer les options ; aucun procédé unique ne convient à tous les flux contenant du carbone.

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Dernière révision : 7 novembre 2026 par Lenntech.