Qu'est-ce qu'un milieu poreux?
Un milieu poreux est une substance qui contient des pores ou des espaces entre des matériaux solides à travers lesquels un liquide ou un gaz peut passer. Le sable, le sol et certains types de pierre, tels que la pierre ponce et le grès, sont des exemples de milieux poreux naturels. Les éponges, les céramiques et la mousse réticulée sont également fabriqués pour être utilisés comme supports poreux. Les applications possibles de ces matériaux dans les sciences, l’industrie et la vie quotidienne sont vastes, bien qu’elles soient peut-être le plus souvent utilisées comme filtres.
Physiquement, un milieu poreux peut être distingué d'autres matériaux - y compris d'autres milieux poreux - par sa porosité ou la taille de ses pores. Les matériaux à faible porosité sont moins perméables et ont généralement des pores plus petits, ce qui rend plus difficile leur passage par les gaz ou les liquides, tandis que les matériaux à forte porosité ont des pores dilatés et sont facilement infiltrés. La porosité est une considération importante lors de la filtration, car si les particules doivent être éliminées par un milieu poreux, les pores doivent être suffisamment petits pour les emprisonner efficacement. Les géologues prennent également en compte la porosité de la pierre et du sol environnants lors de l'observation des gisements de pétrole et de gaz naturel. Le gaz naturel emprisonné dans la pierre à faible porosité est appelé «gaz étanche» et est plus difficile d'accès que les autres réserves.
La porosité varie d'un faible pourcentage dans les schistes et les grès denses à environ 50% dans le sable et jusqu'à 70% dans l'argile. Les matériaux synthétiques peuvent être encore plus poreux. Par exemple, la mousse réticulée, un milieu poreux utilisé dans les filtres pour climatiseurs et les applicateurs cosmétiques, présente une porosité allant jusqu'à 98%.
L'une des applications les plus courantes des milieux poreux dans les sciences et l'industrie est la filtration. Dans les usines de fabrication, ces matériaux peuvent être utilisés pour filtrer des gaz ou des liquides, soit mécaniquement, en piégeant des particules, soit chimiquement, en éliminant sélectivement certains composés. La substance à filtrer est filtrée à travers le milieu poreux et se purifie lorsqu'elle passe à travers les pores du matériau. Le traitement de l'eau et le raffinage du pétrole sont des exemples d'utilisations industrielles de cette méthode.
Les milieux poreux sont également souvent utilisés en aquaculture et dans les systèmes d'aquariums domestiques. Les filtres à charbon, constitués de charbon actif poreux, sont utilisés dans les aquariums pour absorber les composés organiques indésirables et les métaux de l’eau. Le charbon actif est un exemple de filtration chimique, mais la filtration mécanique est également une option possible. Dans ce dernier système, une éponge poreuse filtre mécaniquement les particules, créant ainsi un environnement plus propre pour les organismes présents dans le réservoir.