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Les origines de la filtration agricole

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Depuis près de 50 ans, les techniques d’irri­gation n’ont cessé de se perfectionner dans le but d’augmenter l’efficience de l’irrigation, qui se mesure par le rapport entre les résultats obtenus et les ressources utilisées. L’irrigation localisée (goutte-à-goutte, micro-aspersion), qui peut se définir comme l’apport d’un volume très limité d’eau au plus près des besoins de la plante, est aujourd’hui la technique la plus adaptée pour optimiser cette efficience d’irrigation. 

Ainsi cette technologie permet-elle de tendre vers un idéal d’irrigation, le fonctionnement en quasi continu avec des émetteurs d’eau à très petit débit (parfois moins de 0,6 l/h) qui respectent les équilibres du sol (minimum de percolation, maintien de l’eau dans le système racinaire, peu de compactage du sol, …), et aident à tendre vers un idéal agronomique. Cette eau est de plus en plus le vecteur des substances nutritives (engrais), ce qui permet d’en limiter la quantité utilisée tout en maximisant leurs effets (localisation de l’apport). Mais ces systèmes requièrent forcément des systè­mes de filtrations à la hauteur du challenge, capables de protéger efficacement ces sys­tèmes d’irrigation novateurs des particules susceptibles de les colmater (sédiments contenus dans l’eau ou résidus des subs­tances nutritives mal diluées dans l’eau).

 

La veille concernant la technologie de filtration

ous travaillons avec les meilleurs fabricants dans le monde pour sélectionner, proposer et faire évoluer les systèmes de filtration existants. Il s’agit d’un véritable challenge car de nombreuses techniques existent, pour de multiples utilisations possibles, et compte tenu de nombreuses contraintes existantes sur le terrain (limites économiques, espace disponible parfois limité, main-d’œuvre de qualité variable…). Sans compter que l’eau en se raréfiant se charge de particules : sa qualité a tendance à baisser partout dans le monde ! 

 

Les technologies de filtration existantes

Dans les techniques existantes, on pourra d’emblée citer la plus ancienne, la filtration à 

sable. Elle était déjà utilisée par les Romains dans l’Antiquité pour filtrer une eau destinée à la consommation humaine ! Elle consistait à faire passer l'eau à traiter à travers un lit de matériau filtrant à faible vitesse (0,1 à 0,2 m/h) comme par exemple du sable. Une partie des matières en suspension (minérales, ou végé­tales) sera stoppée dans le lit de matière en suspension alors que la qualité de l’eau s’améliore au fur et à mesure de sa traversée. 

Il est à noter que l’efficacité de la filtration est clairement liée à la forme et au type de matiè­res en suspension (taille et forme des ma­tières qui vont calibrer des cavités de passage plus ou moins efficaces pour piéger les particules) comme la vitesse de passage de l’eau au travers (une vitesse de plus en plus faible impliquant une efficacité de plus en plus élevée). On pourra retenir que l’optimal économique en filtration agricole a été défini pour une vitesse moyenne entre 40 et 60 mètres par heure avec une granulométrie de sable de 0,8 à 1,2 mm. 

Apparue plus récemment, on trouvera la filtration à tamis, constituée par un tissage de fils d’inox pour constituer une barrière capable de stopper des particules solides (un élément filtrant). La distance entre les fils va calibrer des orifices de passage. L’eau chargée de particules va traverser ces orifices, les particules dont les tailles vont être supérieures vont se retrouver bloquées par le tamis inox constitué. On parle alors de finesse de tamis de filtration : un tamis de 130 microns (valeur moyenne retenue pour protéger des systèmes d’irrigation localisés type goutte-à-goutte) 

laissera passer « en moyenne » seulement des particules de taille inférieure ne pouvant pas endommager le circuit aval (système d’irrigation avec émetteurs d’eau). Mais il faudra retenir que les particules contenues dans l’eau d’irrigation peuvent revêtir des formes infinies, pas toujours en rapport avec une forme de révolution susceptible d’être facilement bloquée sur un tamis. Par exemple, les algues filamenteuses peuvent, dans une certaine limite, réussir à se faufiler au travers d’un tamis en étant emporté par le flux. 

Ainsi, si cette forme de filtration offre des avantages (on le verra plus loin avec la compacité notamment), on pourra retenir à ce stade qu’elle sera moins efficace dans l’absolu qu’une filtration classique à sable. 

Dernière arrivée sur le marché agricole et certainement la plus prometteuse, la technologie de filtration à disque est sûrement celle qui combine à merveille les atouts des deux technologies précédentes. Elle consiste en un empilement de disques striés au travers duquel l’eau va circuler. Les stries, calibrées selon une finesse de filtration déterminée, se croisent et reproduisent les successions de cavités présentes sur la technologie sable pour multiplier les chances de bloquer les particules présentes dans l’eau d’irrigation. Ainsi même si les particules n’ont pas la forme de révolution idéale, elles peuvent être retenues efficacement par ce qui ressemble à une infinité de tamis superposés. Compacité et efficacité en toute situation : l’équation difficile a été résolue.

 

Comment effectuer un choix dans une telle offre

Pour autant, doit-on installer de la filtration à disque partout où l’on cherche à mettre en œuvre un système d’irrigation localisée ? De par notre expérience nous serions tentés de répondre oui, mais cela serait sans compter sur les contraintes budgétaires réelles imposées par certains clients ou les peurs et les blocages générés par les solutions innovantes ! C’est la raison pour laquelle nous faisons la promotion des trois technologies ! Au passage, cela nous permet d’être plus à l’écoute des freins, des contraintes et des peurs de certains clients et de pouvoir y répondre par un certain conservatisme. 

 

Une enquête terrain à effectuer

 Alors que proposer sur le terrain ? Il s’agit pour nous d’abord de cerner les contraintes et la demande exacte du client. Quelle est l’origine de l’eau (eau de surface susceptible d’accumuler des particules lors des crues ou des périodes de vent important, eau de profondeur très préservée des perturbations de surface) ? Comment pomper dans cette ressource (utilisation d’une crépine comme première barrière, positionnement de l’aspiration entre deux eaux ou sur système flottant, aspiration dans le sens du vent…) et quelle est l’utilisation finale de l’eau filtrée (l’exigence n’est pas la même entre un système de microaspersion de surface au débit de 200 l/h et un goutte-à-goutte enterré de 0,6 l/h par goutteur) ? Quel volume est disponible pour l’installation du système de filtration ? Le client est-il opposé à la proposition d’une solution plastique ? Une analyse d’eau a-t-elle été effectuée en période la plus difficile pour tenter de caractériser la nature et l’importance des particules en suspension (taux de matière en suspension en mg/l, type minéral ou organique, répartition en taille, demande biologique en oxygène qui caractérise l’importance d’une pollution de type biologique souvent difficile à stopper ) ? Volonté et capacité à investir dans une solution dotée d’un système de contre-lavage automatique, capable de régénérer la capacité de filtration suite à l’atteinte d’un différentiel de pression calibré aux bornes du filtre, image du taux de colmatage de l’élément filtrant ? 

 

Une réponse qui doit coller a la demande et au besoin du client

À partir de ces éléments clients, nous proposons différentes solutions en argumentant sur les avantages et inconvénients de toutes ces solutions, mais en laissant toujours au client la liberté du choix final. 

Pour une optique purement sécuritaire après une filtration primaire existante, nous pourrons proposer des filtres manuels à corps métal et tamis inox, ou à corps plastique et technologie tamis inox ou disques plastiques. Ces filtres manuels vont nécessiter un arrêt de l’irrigation pour nettoyage manuel, mais cette fréquence de maintenance sera limitée par le positionnement après filtration primaire. Ils seront placés au plus près des émetteurs d’eau (au niveau d’un secteur d’irrigation), par analogie un peu comme un fusible protège un appareil électrique. 

Pour une configuration de filtration primaire, on place généralement la station de filtration au plus près de la source en eau et en amont de tout le circuit d’irrigation. Il est alors idéal de bénéficier d’un contre-lavage automatique, qui dans la plupart des cas est opérationnel sans stopper le processus d’irrigation. Nous proposons un large éventail de filtrations automatiques à corps métal de type sable (station de filtration à sable) ou à tamis, ou même de filtration automatique à corps plastique de type disque (station de filtration « Spin Klin »). La plus économique étant en général la technologie à tamis, suivie de près par la technologie à disque, pour finir sur la classique solution à sable, elle-même souvent handicapée par sa contrainte de volume (il faut au minimum deux à trois fois plus de surface au sol pour installer une station automatique à sable en comparaison de solutions à tamis ou disque automatique). 

Pour les plus exigeants, il faudra également tenir compte des consommations en eau exigées par le contre-lavage des filtrations à sable : appel en débit instantané plus élevé que via la solution tamis ou disque automatique (un ratio qui peut atteindre 4 ou 5), moins gourmandes. 

 

Conclusions

Choisir une filtration adaptée n’est pas une science exacte ! Cela relève de l’expérience et d’une analyse fine de la demande. Cela ne peut se faire sans concertation du client qui en sera forcément l’utilisateur final en charge de la maintenance et du suivi sur le terrain. Autant qu’il adhère totalement au concept retenu ! On retiendra que l’automatisme a été le facteur principal d’évolution des systèmes de filtration : s’appuyant aussi bien sur la technologie tamis (compacité et simplicité), la technologie sable (efficace même sur eau difficile mais gourmande en eau et en place) ou la technologie disque (le meilleur compromis), elle les transcende au point de les rendre applicables sur la plupart des cas de figure… tant que leur dimensionnement a été effectué dans les règles de l’art !