Dans le domaine de l'hygiène et de la santé publique, la chloration est l'action de désinfecter un produit, un substrat et parfois des aliments (dans le domaine de l'industrie agroalimentaire et de la cuisine industrielle), avec des produits chlorés (eau de Javel, dichlore…). Il s'agit le plus souvent d'ajout de chlore à l'eau pour limiter le risque de « maladies hydriques » diffusées par le réseau d'eau potable, le chlore étant ici utilisé pour ses propriétés superoxydantes et rémanentes qui en font un biocide bien adapté à la désinfection d'un réseau de distribution d'eau ou d'une réserve d'eau (si elle est confinée dans une enceinte étanche). D'autres usages, médicaux, hospitaliers, vétérinaires, agroalimentaires, domestiques et industriels existent aussi, ci-dessous décrits.
Histoire
Les premiers scientifiques ou hygiénistes à avoir suggéré la désinfection de l'eau avec du chlore semblent avoir été Louis-Bernard Guyton de Morveau (en France) et William Cumberland Cruikshank (en Angleterre), tous deux vers 1800Rideal S (1895). Disinfection and Disinfectants, 57, J.B. Lippincott Co..
John Snow a été le premier réussir à efficacement utiliser du chlore pour désinfecter l'eau de Soho, à Londres afin de stopper l'épidémie de choléra de 1854. De son côté, William Soper a utilisé du citron chloré pour traiter les déchets corporels de patients atteints de typhoide en 1879 Sletten O (1974) Halogens and their role in disinfection. Journal (American Water Works Association), 690-692 (résumé).
La chloration désinfectante de réseau de distribution d'eau s'est développée à grande échelle au ; une technique de purification de l'eau potable par utilisation de chlore gazeux, comprimé et liquéfié a été développée dès 1910 par un major de l'U.S. Army (qui deviendra plus tard général de brigade) Carl Rogers Darnall (1867-1941), professeur de chimie à l'Army Medical SchoolDarnall C.R. (1911), The Purification of Water by Anhydrous Chlorine, American Journal of Public Health, 1: 783–97.. Peu de temps après, un major du département médical de l'armée (qui deviendra colonel), William JL Lyster (1869-1947) a utilisé une solution d'hypochlorite de calcium dans un sac de toile pour traiter l'eau. La méthode de Lyster est restée la norme durant des années pour l'armée de terre aux États-Unis, mise en œuvre sous la forme du familier Lyster Sac (également orthographié « Lister sac »).
Elle a autrefois en France été nommée verdunisation car d'abord développée à Verdun durant la Première Guerre mondiale pour lutter contre des maladies hydriques telles que la dysenterie, la typhoïde et le choléra dont les risques épidémiologiques étaient fortement aggravés par la situation de guerreFederation of Sewage Works Associations. Subcommittee on Chlorination of Sewage. (1951). Chlorination of sewage and industrial wastes (No. 4). Federation of Sewage and Industrial Wastes Association.. Elle sera ensuite aussi utilisée dans les centrales nucléaires afin de tuer les larves de moules, huîtres ou autres organismes qui pourraient se fixer et croître dans les tuyaux du système de refroidissement des réacteurs ou pour lutter contre le risque de légionellose dans les tours de refroidissementJakubek D (2012) Écologie des légionelles dans l'eau des circuits de refroidissement des centrales nucléaires en bord de Loire (Doctoral dissertation, Université Paris Sud-Paris XI).. Les effets de la pollution thermique et biocide de ce chlore sur le plancton qui a transité par la centrale, sur les poissons démersaux et le benthos par le émis par les émissaires des centrales situées en bord de mer a fait l'objet de quelques étudesQuintin JY & Woehrling D (1993) Centrales électronucléaires littorales et environnement: les études IGA. Equinoxe, 46, 16-18 (Scan PDF) .
Le travail de Darnall a ensuite servi de base aux systèmes actuels de chloration de l'eau municipale, perfectionnés dans les années 1930 et largement mis en œuvre aux États-Unis durant la Seconde Guerre mondiale.
Dans les années 1950, on l'utilise à grande échelle, dont pour le traitement de boues, effluents ou déchets industriels. La consommation croissante de chlore par les collectivités, les industriels et le grand-public fera la fortune de grands groupes industriels, dont Solvay.
Méthodes et procédés Désinfecter avec des produits chlorés (eau de Javel, dioxyde de chlore très oxydant et présentant l'avantage de ne pas produire de chlorophénols quand il laisse traces de dérivés phénoliques dans l'eau…).
Dans les piscines ; l'apport en chlore doit être constamment renouvelé, par exemple sous forme de chloro-isocyanurates (dichloroisocyanurate de sodium ou dihydrate pour le « chlore choc ») ou d'acide trichloroisocyanurique (par exemple pour le « chlore lent ») qui ont l'avantage de se présenter sous une forme solide moins dangereuse à stocker..
La chloration de choc ; ce procédé est souvent utilisé pour réduire dans les piscines, certains puits, sources, réservoir d'eau, etc. les populations bactériennes, de microalgues ou d'autres microorganismes pour rendre l'eau transparente si elle était turbide à cause de plancton. Le choc chloré résulte de la dissolution d'une grande quantité d'hypochlorite de sodium (poudre ou liquide). L'eau ne doit pas être utilisée avant que le taux d'hypochlorite de sodium dans l'eau soit redescendu à trois ppm ou moins. Sans filtration immédiate et performante de l'eau, cette méthode laisse in situ une nécromasse microbienne, qui peut rapidement "nourrir" une nouvelle génération de microbes, parfois susceptibles de développer une résistance au chlore (chlororésistance).
Usages combinés : Depuis plus d'un siècle, l'hypochlorite est aussi conjointement utilisé comme désinfectant, désodorisant et agent de blanchiment (pour le tissu, la pâte à papier, bien que le chlore puisse aussi dégrader et fragiliser de nombreux types de fibres textiles s'il est utilisé en excès).
Usages domestiques et individuels. À la maison, la chloration a surtout été utilisée avec les désinfectants ménagers, certains désinfectants chlorés de l'eau potable, la désinfection de piscines individuelles, et d'objets
Usages médicaux : l'hyperchloration de l'eau potable est utilisée dans de nombreux établissements de soins (cliniques, hôpitaux) ou laboratoires, notamment pour prévenir la colonisation du réseau d'eau potable par les légionelles, protéger les matériels d'hémodialyse, désinfecter les surfaces de l'environnement (fomites) après un nettoyage au détergent, désinfecter du linge, décontaminer les déversements de sang, désinfecter du matériel, décontaminer certains déchets médicaux avant leur élimination, en dentisterie, etc.
Désodorisation : Dans l'industrie, le chlore peut être utilisé (en présence d'un catalyseur le cas échéant) pour détruire des gaz toxiques et/ou à l'odeur très désagréable tel que le sulfure d'hydrogènePaloc Rissons, V. (1993). Procédé de traitement d'un mélange air-hydrogène sulfuré par lavage basique oxydant avec génération électrolytique interne du chlore (Doctoral dissertation, Montpellier 2) (résumé), mais on lui préfère souvent l'ozoneWEI, Y. (1986). Mode d'action de l'ozone vis-à-vis de composés organo-azotés: application à la désodorisation (Doctoral dissertation) (résumé)., ou le peroxyde d'hydrogèneFéliers, C., Patria, L., Morvan, J., & Laplanche, A. (2001) péroxyde d'hydrogène en désodorisation physico-chimique: Rôle de la composition de la solution de lavage dans le mécanisme d'action. Revue des sciences de l'eau/Journal of Water Science, 14(1), 3-20. moins dangereux ;
Alternatives Malgré une offre croissante en désinfectants alternatifs, l'hypochlorite, très peu coûteux, a encore une large utilisation dans le milieu médical et il n'existe aucun produit présentant autant d'avantages à coût égal.
La chloration de l'eau est plus de trois fois plus efficace contre les Escherichia coli qu'un taux équivalent de brome, et plus de six fois plus efficace qu'une concentration équivalent d'iode.
Néanmoins, plusieurs solutions alternatives à la chloration existent, mises en pratique à des degrés divers : l'ozonation est utilisée par de nombreux pays européens et également dans quelques villes des États-Unis ; l'ultrafiltration sur membrane (beaucoup plus coûteuse) l'irradiation (par une source puissante d'UV ou radioactive, mais c'est une solution non rémanente) le réchauffement de l'eau ou de la matière à désinfecter au-delà d'une certaine température
En situation de crise, le filtre domestique à sableWikiwater : Le traitement de l'eau par filtre à sable permet de pré-traiter l'eau ou de fortement limiter le risque de pollution microbienne, mais il faut quelques semaines pour qu'il soit efficace et il finit par s'encrasser.
Avantages, limites et inconvénients Pour les experts en santé publiqueWA Rutala et DJ Weber ; Uses of inorganic hypochlorite (bleach) in health-care facilities ; Clinical Microbiology Reviews, octobre 1997, 597-610, 10, 4, American Society for Microbiology. (Résumé) et la FAOHygiène dans l'industrie alimentaire (L'). Les produits et l'application de l'hygiène ; Étude FAO / Production et santé animales 117 ; voir le III. « Les désinfectants » ; , le chlore présente comme désinfectant des avantages et inconvénients, qui sont :
Avantages Très faible coût du chlore, et manipulation aisée des formulations industrielles. Relativement faible toxicité à moyen et long terme (stabilité relative) ; Persistance jugée raisonnable dans l'eau potable traitée, avec une faible rémanence environnementale (par rapport à d'autres désinfectants, surtout ceux à base de métaux toxiques tels que le mercure ou le chrome autrefois utilisés) ; Large spectre antimicrobien (bactéricide, fongicide, virucide ), à dosage et temps de traitement suffisant ; Activité favorablement influencée par la température (augmentation 30 % de 50 à selon FAO) ; Utilisation possible en milieu alcalin (favorable au nettoyage, mais ne remplace en aucun cas un détergent) ; Peu moussant à non moussant (plus efficace pour désinfecter) ; Facile à utiliser, solubiliser dans l'eau et à rincer à l'eau ; Utilisable facilement (en nettoyage comme pour la désinfection) ; Ne colore pas.
Inconvénients Si certains microorganismes comme les Campylobacter sont très facilement éliminés par le chlore ou l'ozoneChesnot, T., Delbec, M., Mignard, C., Duchemin, J., Welté, B., Pieronne, P., ... & Guéry, B. (2012). Investigation des risques microbiologiques émergents liés à l’eau de Seine, Marne, et Oise, utilisée par les usines de potabilisation dans l’agglomération parisienne. Environnement, Risques & Santé, 11(4), 298-304 (résumé), des phénomènes de chlororésistance peuvent apparaître chez certaines bactéries (notamment en cas d'usage généralisé, inadéquat ou constant de la chloration). De même certaines amibes et les formes enkystées de certains parasites entériques résistent facilement aux doses de chlore qu'il est recommandé de ne pas dépasser pour la santé humaine (c'est le cas par exemple de Giardia et plus encore CryptosporidiumAnnexe, D., & Modèle, D. É. Protozoaires entériques: Giardia et Cryptosporidium (html) ou version PDF ; Santé Canada, 2013-04-18, consulté 2014-07-13), ce qui peut notamment poser problème dans les piscinesChristin C Les infections reliées aux piscines : un problème de santé publique. Gouvernement canadien, consulté 2014-07-13. L'eau doit alors être filtrée de manière poussée puis éventuellement désinfectée par précaution. Instabilité des désinfectants chlorés à la chaleur ; Perte d'efficacité au stockage en quelques mois ; Faible durée de protection (en raison de la volatilité et de la réactivité du chlore) ; Le pouvoir désinfectant du chlore diminue en présence de matières organiques (peu pratique pour désinfecter des milieux ou eaux turbides ou des eaux transparentes mais néanmoins riches en certains composés organiques) ;