Equilibre Calcocarbonique

Généralités

• Eaux naturelles contiennent divers composés chimiques dissous dont le carbonate de calcium
  • Son équilibre dans l'eau est soumis à des interactions avec le dioxyde de carbone
  • De cet équilibre dépend le caractère agressif (dissolution du carbonate) ou incrustant (précipitation) d'une eau
• CaCO₃ + CO₂ + H₂O en équilibre avec Ca(HCO₃)₂
• Participent à cet équilibre
  • Carbonates et bicarbonates (ou hydrogénocarbonates) ou CO₂ salifié
  • Dioxyde de carbone (CO₂) libre
  • Calcium et magnésium (dureté)
  • pH, alcalinité
  • Température et quantité d'oxygène dissous
  • Exemple : plus on a de CO₂, plus le pH baisse et plus le CaCO₃ se dissout
• Dureté
  • Liée aux teneurs en Ca²⁺ et Mg²⁺
  • Caractère naturel lié au lessivage des terrains rencontrés
    • Calcaires et gypseux : eaux dures (riches en Ca et Mg)
    • Granitiques, métamorphiques, schisteux, sablonneux : eaux peu dures ou douces
    • Parfois lié à des rejets industriels (chimie, mines)
  • Dosage titrimétrique par l'EDTA quand eaux riches en Ca et Mg ou spectrophotométrie d'absorption atomique en cas de faible teneur permettent de déterminer la dureté de l'eau
    • Modes d'expression : degré français (F°) ou degré hydrotitrimétrique (H°)
      • 1 F° = 1 H° = 4 mg/L de Ca²⁺ = 2,43 mg/L de Mg²⁺ = 10 mg/L de CaCO₃
    • < 15 F° : eaux douces, agressives
    • > 25 F° : eaux incrustantes
• Alcalinité
  • Dosée par solution acide titrée en présence d'indicateur
  • Caractérisée par :
    • Le titre alcalimétrique (TA) correspond au dosage des hydroxydes (OH^-) et des carbonates neutres (CO₃^--)
    • Le titre alcalimétrique complet (TAC) correspond au dosage des OH^-, CO₃^-- et des carbonates acides (HCO₃^-)
• Eau agressive : eau douce, pH acide à caractère corrosif
• Eau incrustante : eau dure qui provoque la formation de dépôts de carbonate de calcium

Effets/Nuisances

• Pas d'effets néfastes sur la santé
• Désagréments d'exploitation de réseaux et/ou domestiques
• Eau agressive (corrosion)
  • Dissolution de la couche de carbonate de calcium protectrice des canalisations
    • Libération de métaux, éléments toxiques (plomb, cadmium) ou indésirables (fer, cuivre)
  • Dégradation des appareils de chauffage
  • Facultés de rinçage limitées avec risque de persistance du savon et d'irritation cutanée
• Eau incrustante (dépôts)
  • Entartrage des canalisations, chaudières, appareils ménagers et ustensiles de cuisine
  • Désagréments pour l'hygiène et la toilette (peau rêche)
  • Augmentation des besoins en savon et détergents qui moussent moins
  • Goût désagréable et temps de cuisson des légumes allongé

Normes

• Norme française et européenne : pas d'agressivité
  • Pas de tendance à dissoudre le carbonate de calcium (pH > 6,5, dureté entre 10 et 20 degrés français, alcalinité proche de 30 mg/L mesurée en carbonates...)
• Références de qualité
• Nouveau paramètre indicateur
• Fixée en raison des désagréments domestiques et/ou des difficultés d'exploitation des réseaux

Traitements/Recommandations

• En cas d'eau agressive, ajustement par :
  • Reminéralisation
    • Injection de CO₂ puis de chaux (CaCO₃)
    • Addition de bicarbonate de sodium et de chlorure de calcium
  • Correction de pH
    • Ajout de carbonate de sodium, d'eau de chaux ou de soude
  • Neutralisation du CO₂ agressif
    • Passage sur un lit de carbonate de calcium attaqué par le CO₂ agressif de l'eau
    • Strippage du CO₂
  • Installation de conduites résistantes à la corrosion
• En cas d'eau dure, incrustante
  • Déminéralisation, adoucissement (échange d'ions)
  • Ne pas chauffer l'eau à plus de 55°C (augmente le pouvoir entartrant)
  • Nettoyer carafes et bouilloires à l'aide de vinaigre pour éliminer dépôts et goût
• Dans un souci de protection des réseaux, un caractère légèrement incrustant est donné à l'eau pour qu'un léger dépôt de CaCO₃ tapisse les canalisations et limite les phénomènes de corrosion