Le chrome (Cr) et l’eau

Le chrome dans l’eau : spéciation, comportement dans l’environnement et traitement

Dans l’eau, le chrome se présente principalement sous forme de chrome trivalent, Cr(III), ou de chrome hexavalent, Cr(VI). Ces formes diffèrent par leur solubilité, leur mobilité et leur toxicité. La chimie de l’eau — notamment le pH, les conditions d’oxydoréduction et la présence de fer, de manganèse, de matière organique et d’autres ions — détermine les formes présentes.

Comment le chrome se retrouve-t-il dans l’eau ?

Le chrome est naturellement présent dans des minéraux tels que la chromite et peut se retrouver dans l’eau par l’altération des roches et des sols. Les sources industrielles peuvent inclure le traitement de surface des métaux, la production d’acier inoxydable, le tannage du cuir, les pigments et d’autres activités de fabrication. Des rejets peuvent survenir par le biais de déversements d’eaux usées, de déversements accidentels ou d’une mauvaise gestion des déchets. La source du chrome et sa forme doivent être déterminées par un échantillonnage propre au site, plutôt que déduites de la seule teneur en chrome total.

Comment le chrome réagit-il avec l’eau ?

Le chrome métallique massif ne réagit pas facilement avec l’eau liquide à température ambiante, car une fine couche protectrice d’oxyde se forme à sa surface. Dans les eaux naturelles et les eaux traitées, le chrome se rencontre plus couramment sous forme de composés dissous ou associés à des particules. Sa forme chimique peut changer par des réactions d’oxydation et de réduction.

Solubilité et spéciation

Le Cr(III) est généralement moins soluble que le Cr(VI). Selon le pH et les ligands dissous, le Cr(III) peut se présenter sous forme de cations ou de complexes dissous, s’adsorber sur les surfaces minérales ou former des hydroxydes solides peu solubles. De nombreux composés du Cr(III) sont peu solubles, bien que certains sels soient solubles.

Le Cr(VI) se présente généralement sous forme d’oxyanions hydrogénochromate (HCrO₄⁻) et chromate (CrO₄²⁻) ; leurs proportions relatives dépendent principalement du pH et de la concentration. De nombreux sels de chromate de métaux alcalins sont solubles. Le Cr(VI) peut donc être plus mobile dans l’eau que le Cr(III), bien que l’adsorption sur les oxydes de fer et d’aluminium ainsi que d’autres effets liés à la chimie de l’eau puissent influencer son transport. Aucune espèce chimique du chrome ne représente à elle seule l’ensemble des eaux naturelles.

Comportement dans l’environnement

Les conditions d’oxydoréduction et les surfaces réactives influencent la spéciation du chrome. La matière organique, les sulfures et le fer ferreux peuvent réduire le Cr(VI) en Cr(III), qui devient souvent moins mobile par sorption ou précipitation. Dans certaines conditions, les oxydes de manganèse peuvent oxyder le Cr(III) en Cr(VI). Les conditions d’oxygénation ne déterminent pas à elles seules le résultat ; la minéralogie, le pH, le temps de réaction et la chimie de l’eau jouent également un rôle.

Considérations sanitaires

Les effets sur la santé dépendent de l’état d’oxydation du chrome, du composé, de la concentration, ainsi que de la durée et de la voie d’exposition. Les composés du Cr(VI) sont reconnus comme cancérogènes pour l’être humain par inhalation ; les preuves de cancer chez l’être humain lié à une exposition orale par l’eau potable sont moins concluantes, et l’évaluation de l’OMS relative à l’eau potable tient également compte des études chez l’animal et des effets autres que cancérogènes. Le Cr(III) est généralement moins toxique que le Cr(VI). Le rôle nutritionnel du Cr(III) chez l’être humain reste incertain, et aucun état de carence en chrome défini cliniquement n’est établi.

Valeurs guides pour l’eau potable

La valeur guide actuelle de l’OMS pour l’eau potable est de 0,05 mg/L (50 µg/L) pour le chrome total. Les limites réglementaires dépendent de la juridiction concernée. Par exemple, la concentration maximale admissible actuellement fixée au niveau fédéral aux États-Unis est de 0,1 mg/L pour le chrome total. Selon la directive de l’UE sur l’eau potable, la valeur paramétrique est de 50 µg/L jusqu’au 12 janvier 2036, après quoi elle passe à 25 µg/L. Vérifiez toujours les exigences applicables au lieu d’implantation de l’installation ; une valeur guide ne remplace pas une évaluation des risques propre au site.

Quelles technologies de traitement de l’eau permettent d’éliminer le chrome ?

Le choix dépend de la présence du chrome sous forme de Cr(III), de Cr(VI) ou des deux, ainsi que du pH, des ions concurrents, des matières en suspension et de la qualité requise pour l’eau traitée. Une analyse représentative de l’eau doit déterminer la teneur en chrome total et, lorsque cela est pertinent, ses espèces chimiques.

Cr(III) : un ajustement du pH suivi d’une précipitation sous forme d’hydroxydes et d’une séparation des solides peut être envisagé. La coagulation et la filtration peuvent également éliminer le Cr(III) associé aux particules ou précipité.
Cr(VI) : l’échange d’anions ou des médias adsorbants appropriés peuvent éliminer les espèces de chromate. Une autre approche consiste à réduire chimiquement le Cr(VI) en Cr(III), puis à procéder à une précipitation et à une filtration.
Traitement membranaire : l’osmose inverse et la nanofiltration peuvent réduire la teneur en chrome, leurs performances dépendant de la spéciation, du choix de la membrane et des conditions de fonctionnement.

Le traitement d’élimination du chrome doit être conçu en fonction de la matrice de l’eau et validé par des essais. Lenntech fournit également des informations sur les options d’élimination des métaux lourds.