Effet des procédés électrochimiques de traitement de l’eau sur la corrosion de l’acier carbone dans les réseaux d’alimentation en eau urbains

Pourquoi vos canalisations d’eau du robinet comptent

Les systèmes de traitement électrochimique de l’eau se répandent dans les villes parce qu’ils éliminent efficacement les polluants, adoucissent l’eau et détruisent les micro-organismes. Mais les mêmes réactions électriques qui nettoient l’eau peuvent aussi attaquer discrètement les tuyaux métalliques qui la transportent jusqu’à nos domiciles. Cette étude examine comment ce type de traitement affecte l’acier carbone, matériau courant des canalisations, et explique pourquoi la corrosion peut s’accélérer de façon importante lorsque l’électricité interagit avec la chimie courante de l’eau du robinet.

Nettoyer l’eau avec de l’électricité

Le traitement électrochimique fait passer un courant électrique dans l’eau au moyen de plaques métalliques appelées électrodes. Cela peut extraire des ions indésirables, dégrader des polluants organiques et générer des désinfectants, rendant la méthode intéressante pour les réseaux urbains et industriels. Contrairement aux procédés classiques, toutefois, les tuyaux eux-mêmes ne sont pas reliés électriquement au système : ils ne reçoivent que l’eau traitée qui sort de l’unité. Autrement dit, l’augmentation de la corrosion n’est pas provoquée par un courant frappant directement le tuyau, mais par des modifications de la chimie de l’eau : apparition de nouveaux agents oxydants pour la désinfection, variations d’acidité et transport d’ions minéraux qui contribuent normalement à former des couches protectrices à l’intérieur des canalisations.

Perte de métal plus rapide et dommages profonds cachés

Les chercheurs ont mené une expérience de 90 jours avec de l’eau de ville réelle, exposant des échantillons d’acier carbone à des tensions différentes de 0 à 9 volts, puis suivant la perte de masse, les dommages de surface et le comportement électrochimique. Ils ont constaté que dès les trois premiers jours, la mise en marche de l’électrolyse aggravait la corrosion, et que des tensions plus élevées entraînaient systématiquement plus de dégâts. À 9 volts, le taux de corrosion général augmentait de plus de 25 fois par rapport à l’eau non soumise au processus électrique. Grâce à des scans 3D de surface, ils ont aussi montré que de minuscules piqûres dans le métal devenaient beaucoup plus profondes lorsque la tension augmentait. Sous la tension maximale, les piqûres les plus profondes étaient presque cinq fois plus profondes que dans l’eau non traitée, réduisant fortement la durée de vie prévue de l’acier même si la perte moyenne de métal ne paraissait pas extrême.

Pourquoi les couches protectrices échouent

À l’intérieur de nombreuses canalisations, des minéraux provenant de l’eau forment naturellement une couche mince et dense qui aide à protéger le métal. Dans l’eau non traitée, le carbonate de calcium joue ce rôle protecteur. Dans l’eau traitée électrochimiquement, cette protection minérale disparaît en grande partie. Parce que la cathode de l’unité de traitement attire les ions calcium et carbonate et favorise leur dépôt à cet endroit, moins de ces ions restent disponibles pour construire une barrière solide sur les parois des tuyaux. Des observations microscopiques et des analyses par diffraction ont révélé que, au lieu d’une couche dense riche en minéraux, l’acier exposé à l’eau traitée développait une couche de rouille lâche et poreuse avec de petits cristaux instables. Ce revêtement faible laissait circuler facilement les espèces corrosives et les électrons, de sorte que la corrosion restait rapide au lieu de ralentir avec le temps.

Une attaque chimique renforcée dans l’eau

Pour identifier ce qui provoquait l’agression supplémentaire, l’équipe a dissocié différents facteurs. Lorsqu’ils ont réalisé l’électrolyse dans une solution sulfate sans chlorure, les sous-produits de la scission de l’eau — comme l’oxygène, l’hydrogène et des radicaux à vie courte — ont à peine modifié le comportement de corrosion de l’acier. Mais en présence de chlorure, l’ion courant dans les sels et de nombreuses eaux d’alimentation, la situation a changé. L’électrolyse a transformé une partie du chlorure en hypochlorite, un désinfectant plus réactif. Les essais électrochimiques ont montré qu’à mesure que le courant augmentait, l’acier devenait beaucoup plus facile à corroder dans les solutions chlorurées. Des simulations informatiques ont confirmé ce constat : l’hypochlorite abaissait la barrière énergétique pour que les atomes de fer quittent la surface métallique, facilitant ainsi la corrosion davantage que le chlorure seul. Parallèlement, la formation rapide de produits de rouille consommait des ions hydroxyde, poussant l’eau vers un pH plus bas, c’est‑à‑dire des conditions plus acides, ce qui favorisait encore la corrosion.

Ce que cela signifie pour les réseaux d’eau

Pour les non-spécialistes, la leçon est que nettoyer et désinfecter l’eau par électrolyse n’est pas automatiquement sans risque pour les tuyaux qui la transportent. Dans les systèmes où l’eau contient du chlorure, le traitement électrochimique peut transformer une partie de ce chlorure en un désinfectant plus puissant et corrosif tout en éliminant les ingrédients minéraux nécessaires à la formation d’une protection naturelle. Le résultat est un amincissement plus rapide du métal et des piqûres plus profondes qui peuvent réduire la durée de vie des canalisations et augmenter le risque de fuites ou de contamination. Les auteurs recommandent que les concepteurs et exploitants de ces systèmes considèrent la corrosion comme une préoccupation centrale de conception — en limitant la tension, en réduisant le chlorure avant traitement, en choisissant des électrodes qui produisent moins de sous-produits agressifs et en surveillant à long terme le piqûrement et la chimie de l’eau — afin de garantir qu’une eau plus propre ne se paie pas au prix d’infrastructures défaillantes.

Citation: Zhao, S., Jing, Y., He, X. et al. Effect of electrochemical water treatment processes on carbon steel corrosion in urban water supply system. npj Mater Degrad 10, 23 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00736-5

Mots-clés: traitement électrochimique de l’eau, corrosion de l’acier carbone, canalisations d’eau urbaines, chlorure et hypochlorite, durabilité des infrastructures hydrauliques