L’eau : une histoire de la purification et de la filtration de l’eau

La capacité de l’eau à provoquer des maladies a, depuis les temps anciens, été une source de préoccupation pour les peuples humains. Et cela, même lorsque ces peuples ignoraient complètement que de nombreux micro-organismes nuisibles prolifèrent naturellement dans l’eau. En effet, l’eau non filtrée est néfaste pour la santé humaine, à tel point que, à plusieurs reprises dans l’histoire, au lieu de donner la vie, elle l’a ôtée. Voyons comment nous sommes passés de ces siècles d’ignorance et de nécessité à ceux de sécurité et de disponibilité actuels.

Les premiers témoignages concernant le traitement de l’eau proviennent de sources sanskrites. Effectivement, une ancienne source hindoue reproduit « ce qui pourrait être la première norme sur l’eau potable, écrite il y a environ 4 000 ans », comme l’écrivent Ellen Hall (ingénieure chez Hazen and Sawyer à Fairfax, Virginie, États-Unis) et Andrea Dietrich (professeure associée en ingénierie civile et environnementale à l’Institut Polytechnique de l’Université d’État de Virginie, États-Unis) dans leur traité A Brief History of Drinking Water. Cette norme ordonnait aux habitants — et voici la citation d’Hall et Dietrich — de « chauffer l’eau sale en la faisant bouillir, en l’exposant à la lumière du soleil et en la mettant sept fois dans un récipient en cuivre chaud, avant de la filtrer et de la refroidir dans un pot en argile ».

En revanche, les premières représentations graphiques de la purification de l’eau doivent être recherchées en Égypte. Selon l’écrivain et égyptologue britannique Sir John Gardner Wilkinson (1797-1875), cité dans le JSTOR Daily, « il a été démontré que les siphons ont été inventés en Égypte, au moins à l’époque d’Amenhotep II », c’est-à-dire au milieu du XVe siècle avant J.-C. Wilkinson se réfère à des peintures découvertes à Thèbes, dans la tombe de Ramsès III, sous le nom d’Amenhotep II — bien que ce point reste légèrement flou. L’égyptologue affirme que « leur usage est clairement indiqué par un homme versant un liquide dans des récipients, et un autre utilisant un siphon pour extraire le liquide d’un récipient vers un grand vase ». Par ailleurs, Hall et Dietrich assurent que les Égyptiens auraient utilisé de l’alun (un type de sulfate) comme substance floculante pour agréger les particules solides en suspension dans l’eau.

Les Mayas, à partir de 350 av. J.-C., utilisaient un système de filtration pour rendre l’eau potable, combinant quartz et zéolite. Ceci est rapporté par une étude des professeurs Tankersley, Scarborough, Dunning et Carr de l’Université de Cincinnati (États-Unis).

Hippocrate de Cos, médecin grec de l’Antiquité, vécut entre le Ve et le IVe siècle avant J.-C. et consacra en partie à l’eau son traité Des airs, des eaux et des lieux. Il y souligne les dangers de boire de l’eau non purifiée : bien que « les eaux de pluie soient les plus légères, les plus douces, les plus fines et les plus claires (…), elles doivent être bouillies et filtrées, sinon elles dégagent une mauvaise odeur et provoquent enrouement et épaississement de la voix chez ceux qui les boivent ». Il est évident qu’Hippocrate ignorait que l’eau non purifiée provoquait bien plus que de l’enrouement, mais sa méthode de la faire bouillir et de la filtrer était sans aucun doute très appropriée pour l’éviter. Ainsi, son système rudimentaire de filtration sous forme de sac en tissu fut connu sous le nom de « manche d’Hippocrate ».

Les esclaves, tailleurs de pierre, ingénieurs et architectes de l’Empire romain commencèrent, à partir du IIIe siècle avant J.-C., à construire des aqueducs pour approvisionner les villes naissantes de leurs territoires. Pour la purifier, ils employèrent plusieurs procédés, à dire vrai, assez élémentaires. Les aqueducs eux-mêmes servaient de première étape dans la purification de l’eau, car grâce à eux, elle était exposée à l’air, favorisant ainsi son aération. Dans certains cas, ces aqueducs étaient construits en zigzag pour ralentir le courant et faciliter cette aération, mais aussi la décantation des résidus solides qu’ils pouvaient transporter. Et lorsque l’eau arrivait dans les villes, elle était stockée dans des réservoirs couverts où les sédiments restants décantaient.

Au IIIe ou IVe siècle de notre ère, plusieurs méthodes de purification de l’eau étaient déjà connues, comme le montrent les textes sanskrits attribués à Sushruta, médecin et chirurgien indien et l’un des fondateurs de la médecine ayurvédique, contenus dans le Sushruta Samhita. Ces textes recensent plusieurs méthodes de purification de l’eau — certaines, comme nous l’avons vu, étant déjà connues depuis des siècles —, à savoir : si elle est extrêmement contaminée, la faire bouillir ; si elle est légèrement contaminée, l’exposer aux rayons du soleil ; immerger dans l’eau un morceau de fer chauffé ; la filtrer à travers un tissu propre, un procédé qui n’est qu’une version de la manche d’Hippocrate ; ou y plonger les fleurs de nagakeshara (Mesua ferrea), champaka (Magnolia champaca), utpala (Nymphaea caerulea), patala (Stereospermum suaveolens) et bien d’autres. À cet égard, JSTOR Daily cite directement le Sushruta Samhita : « L’eau trouble, par exemple, est clarifiée à l’aide de coagulants naturels comme les graines de l’arbre nirmali (Strychnos potatorum) ».

Revenons à la civilisation occidentale : après la disparition de l’Empire romain — autour de 450 apr. J.-C. —, les aqueducs tombèrent en désuétude et les progrès scientifiques concernant la filtration de l’eau s’arrêtèrent. Durant le Moyen Âge, entre 500 et 1500 apr. J.-C., il y eut peu d’avancées technologiques dans la purification de l’eau. Il fallut attendre 1627 pour voir de nouveaux progrès. Cette année-là, furent publiés — à titre posthume — plusieurs des expériences que le philosophe, homme politique et scientifique britannique Francis Bacon avait réalisées sur l’eau, notamment ses tentatives de dessalement de l’eau de mer. Bacon fut en réalité le premier scientifique de l’histoire à concevoir la dessalinisation. Il tenta de la réaliser en filtrant l’eau de mer à travers du sable et, bien que ses expériences aient échoué dans ce domaine, son idée ouvrit la voie à des recherches ultérieures.

En 1676, Antonie van Leeuwenhoek, un commerçant néerlandais et scientifique amateur, eut l’idée d’observer des gouttes d’eau à travers un microscope qu’il avait lui-même perfectionné. Grâce à sa curiosité, il découvrit que dans l’eau d’un étang vivaient de « petits animalcules » qui nageaient en cercles. La découverte de Leeuwenhoek marqua une avancée dans la compréhension de la nature de l’eau et des micro-organismes qui y prolifèrent, inaugurant les expérimentations en la matière — certains considèrent même qu’avec Leeuwenhoek, la microbiologie était née. Dès lors, il devint clair que pour purifier l’eau, il fallait éliminer tous les micro-organismes nocifs qu’elle contenait.

En 1746, le premier système de filtration d’eau fut breveté. Il consistait en une combinaison de laine, d’éponge et de charbon végétal pour éliminer les sédiments et les particules. À partir de la fin du XVIIIe siècle et durant la première moitié du XIXe, la méthode de filtration lente à travers du sable se répandit dans toute l’Europe. Cependant, il restait encore beaucoup à découvrir et à expérimenter.

En 1854, une épidémie de choléra éclata dans le quartier du Soho, à Londres, au Royaume-Uni. La Loi sur l’eau de la Métropole, en vigueur depuis 1852, obligeait à ce que l’eau potable soit purifiée par filtration lente à travers du sable. De nombreux scientifiques et médecins pensèrent alors que les conditions d’insalubrité et l’atmosphère viciée de la ville étaient responsables de cette épidémie. Toutefois, le médecin John Snow avait une autre idée : il utilisa la méthode qui avait permis à Leeuwenhoek de découvrir des micro-organismes dans l’eau stagnante. Grâce à cela, il put identifier les bactéries responsables du choléra dans le Soho, qui provenaient de la contamination d’un puits par des eaux usées. En outre, il essaya de traiter l’eau avec du chlore, et ce fut un succès.

À partir de ce moment, le gouvernement britannique adopta le traitement au chlore, associé à la filtration lente par du sable, comme norme pour la purification de l’eau. Cette méthode se propagea ensuite dans d’autres pays développés d’Europe et d’Amérique. À la fin des années 1880, Louis Pasteur démontra la « théorie des germes », expliquant comment les organismes microscopiques transmettent des maladies par des vecteurs comme l’eau, corroborant ainsi les découvertes de Snow.

Au début du XXe siècle, la chloration, associée aux systèmes de filtration par sable, permit l’élimination pratique de maladies telles que le choléra, la fièvre typhoïde et la dysenterie. Le chlore fut si efficace que, dans une publication de 1997, le magazine Life considéra son utilisation comme « probablement la plus grande avancée du millénaire en matière de santé publique ».

Dans les années 1970 et 1980, de nouvelles techniques de traitement de l’eau furent développées, comme la filtration par osmose inverse ou encore l’ozonation. Cependant, la filtration et la chloration demeurent aujourd’hui les systèmes de purification de l’eau les plus répandus dans le monde entier. Cela dit, l’avancée des industries et de l’agriculture introduit constamment de nouvelles substances chimiques artificielles aux effets négatifs sur l’environnement et la santé publique.

Beaucoup de ces substances chimiques atteignent l’eau par le biais des rejets industriels, du ruissellement des rues et des champs agricoles. Cela stimule indéniablement la recherche de nouveaux systèmes de filtration. À titre d’exemple — comme nous l’avions mentionné dans un article précédent —, de nouvelles membranes sont en cours de développement pour filtrer sélectivement certaines substances chimiques.

Si vous souhaitez en savoir plus sur cette avancée ou sur le système de filtration d’eau utilisé par les Mayas en Mésoamérique — que nous avons évoqué —, nous vous invitons à lire nos articles.