Billes en gel de silicates.
Dans la vie courante, vous avez sûrement déjà rencontré des petits sachets de dessicant en gel de silicates, aussi appelé silicate synthétique amorphe. On en trouve dans les boîtes de chaussures neuves ou les poches des vêtements dans les magasins, par exemple, mais ses applications vont bien au-delà de ça.

Ils servent à déshumidifier et éviter que l’humidité ambiante ne détruise la marchandise.

Comment ça marche ?

Ces billes de silicates (oxydes et hydroxydes de silicium) sont dures et ne prennent pas forcément de volume lorsqu’ils adsorbent l’humidité. Contrairement à une éponge, ils ne deviennent pas non plus humides au toucher. Leur principe « actif » peut donc sembler un peu mystérieux, surtout si l’on compare aux billes en polymère super-absorbants (« jelly-marble »), qui elles prennent jusqu’à 100 fois leur volume et qui sont humides au toucher.

Les billes en gel de silice sont des silicates, donc essentiellement une structure minérale en dioxyde de silicium. Il s’agit de la même composition chimique que le quartz ou le verre de la vie courante, voire tout simplement du sable. Ce qui change est essentiellement la disposition des molécules, plutôt que la composition.

La particularité du gel de silicate est qu’il est préparé de façon à avoir une structure nano-poreuse. La composition chimique est identique, c’est juste l’agencement mécanique qui diffère.

En l’occurrence, la structure de ce « gel » — qui est tout de même dur et non réellement gélatineux — se présente comme un amas de « globules » de dioxyde de silicium entre lesquels se situent des pores. C’est donc une structure aérée, peu dense. Ce sont ces pores qui adsorbent les molécules d’eau et piègent l’humidité :

Formation moléculaire du gel de silicate.
Schématisation moléculaire des « globules » de silicates. (image)

Notez bien que l’on parle ici d’adsorption — avec un D — et pas d’absorption, avec un B. La différence est importante.

L’adsorption est un phénomène de surface : les molécules adsorbées se fixent sur la surface de la matière adsorbante, éventuellement sous la forme de plusieurs couches successives, alors que pour l’absorption, le produit absorbé finit dans le volume de la structure absorbante et peut participer à sa cohésion.

Dans ces conditions, si l’on veut que l’eau soit adsorbée en grande quantité, il faut une surface importante. L’efficacité du dioxyde de silicium préparé sous forme de gel de silice en tant que dessicant réside dans sa très grande surface spécifique. C’est le rôle de ces globules et des pores : chaque globule présente une surface qui permet l’adsorption, là où une structure pleine ne présenterait aucune surface utile à l’intérieur.
Le gel de silice présente de cette façon une surface active de l’ordre de 750 à 800 m² par gramme !

On retrouve ce principe dans le charbon végétal (charbon actif) également, qui possède lui aussi une très grande surface spécifique sur lequel peuvent se fixer des impuretés diverses (raison pour laquelle on utilise le charbon végétal comme filtre pour capturer les odeurs et autres molécules étrangères).

Le gel de silice présente lui une grande affinité avec les molécules polaires, typiquement l’eau. Les molécules d’eau qui arrivent en contact avec la surface, finissent piégées par le gel et ne se retrouvent alors plus dans l’air, d’où ses propriétés dessicants.

Que se passe-t-il si l’on mange ces billes ?

En un mot : rien.
Bien que l’on mette ces billes dans des sachets où l’on indique « ne pas avaler » ou « do not eat », le gel de silice reste non toxique, non combustible et non dangereux : il ne s’agit que de sable capable d’adsorber un peu d’eau.

Leur pouvoir d’adsorption reste limité en fonction du volume de gel de silice, ce n’est donc pas non plus ça qui va vous déshydrater de l’intérieur.

Le produit est simplement mis dans un sachet « ne pas manger » car ce n’est pas pour autant comestible. Il s’agit aussi d’éviter toute confusion avec des sachets de condiments, sel ou poivre, que l’on peut trouver dans les restaurants par exemple.

Et les billes bleues ?

Il existe des billes de silices bleues, ou même roses, oranges. Ce sont des billes identiques mais dans lesquelles on a ajouté un colorant dont la couleur est visible quand la bille a adsorbé de l’eau. Dans ce cas, son pouvoir dessicant est terminé et il n’aide plus à assécher l’air. La présence du colorant aide alors à savoir si le dessicant doit être renouvelé ou réactivé.

Historiquement, on utilisait du chlorure de cobalt pour ça : les billes passaient alors de bleu (sec) à rose (hydraté). Il n’est plus utilisé aujourd’hui, car ce produit est toxique voire cancérigène.

Parmi les colorants utilisés aujourd’hui, on peut citer le sulfate d’ammonium et de fer, qui est orange quand il est sec mais incolore ou blanc lorsqu’il est hydraté.

Lorsque l’on détecte que le dessicant est hydraté, il convient alors de le réactiver par un passage dans un four par exemple, pour faire sortir l’humidité et les rendre dessicant de nouveau.

Le gel de silice seul (sans colorant) est non toxique, non réactif et sous sa forme de petites billes ne constitue pas de réel danger. Les billes cassées peuvent cependant engendrer des poussières irritantes.

Ressources

image d’en-tête de Silver Spoon

26 commentaires

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Psuit écrit :

Salut,

Merci pour l'article !
2 petites typo, si t'as envie de les corriger (pardon si c'est déplacé) :
Et les billes bleues ? =>
Dans ce cas, son pouvoir dessicant est terminé et il n’aide plus a assécher
Et dernière phrase =>
Le gel de silice seul (sans colorant) est non toxique, non réactif

ÉDIT de Timo : Merci !

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galex-713 écrit :

»Que se passe-t-il si l’on mange ces billes ?« omgggg il a répondu

bon et que se passe-t-il si on mange *avec le sachet* ?

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Le Hollandais Volant écrit :

@galex-713 : heu… sachet pas ^^

Blague à part, le sachet est typiquement en papier, donc encore une fois… rien : le papier est plus ou moins digéré.
Pour les sachets en plastique, c’est probablement pas digéré, donc ça ressortira à un moment.

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anab écrit :

comme toujours très sympa quand Timo nous explique la science de la vie courante.

Pour ma part , j’en ai plusieurs bocaux ; mes collègues du service informatique me gardent les sachets présents dans les cartons de matériel.
j'avais découvert, plus jeune, l'utilité de ces petits sachets quand ma grande sœur les conservait également et utilisait ces billes pour faire des fleures séchées.
Je pense que cela doit être nettement plus efficace pour ôter l'humidité d'un smartphone que le bocal de riz ( bien que le riz soit plus facile à trouver ).

cordialement ,

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Tux écrit :

Peut-on les "régénérer", par exemple en les passant au four ?

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seb écrit :

@Tux :

Lorsque l’on détecte que le dessicant est hydraté, il convient alors de le réactiver par un passage dans un four par exemple, pour faire sortir l’humidité et les rendre dessicant de nouveau.

C'est comme ça que je comprend ce passage en tout cas ;)

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Le Hollandais Volant écrit :

@seb :
@Tux : La régénération doit suivre un cycle de température bien précis (j’imagine), et que je n’ai pas, mais l’idée est bien là.

L’idée est que l’eau soit chauffée et que la température abaisse la saturation en eau de l’air chaud. L’eau est alors absorbé par l’air (devenu relativement sec), et les billes s’assèchent (dans l’absolu).

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joidka écrit :

Intéressant, est-ce que le phénomène d'adsorption intervient nettement avant le phénomène d'absorption? Par exemple si l'on place un sachet de billes de silicate (adsorbant) à côté dans un sac coton à démaquiller (absorbant), le tout dans un environnement humide: le coton ne devrait pas être humide tant que la capacité maximum de dessication n'est pas atteinte?

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Le Hollandais Volant écrit :

@joidka : Le coton s’imbibe d’eau par capilarité, c’est un autre phénomène. Le coton, laissé à l’air libre va finir par sécher, comme du linge qui sèche. L’eau n’est pas retenue.

Les billes en silicates vont prendre le peu d’eau dans l’air et retenir les molécules. Si je mets des billes de silicates dans un verre d’eau, ils vont s’hydrater, probablement, mais la quantité d’eau qu’ils prennent est assez faible. Suffisant pour assécher un air humide jusqu’à environ 40 %, mais pas assez pour éponger une tasse.

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joidka écrit :

Hmm merci pour la précision sur le terme de capillarité et pour le chiffre de 40%. Je pense avoir été égaré par le sens commun d'absorption, différent en effet de celui, que vous indiquez, du lexique de physique-chimie, comme l'indique le début de cette page web.

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Le Hollandais Volant écrit :

@joidka : selon la définition sur votre lien, je pense que l’on peut parler d’absorption dans le cas du coton absorbeur d’humidité, cela dit, le phénomène qui produit cette absorption peut varier d’un absorbeur à un autre.

On peut trouver des absorbeurs chimiques, où l’eau se lie chimiquement avec le matériau, ce qui le sort de l’air ambiant (qui en devient asséché), ou les absorbeurs "mécaniques", où l’eau se retrouve simplement piégé par la matériau, comme le coton, qui retient l’eau par capillarité (donc grâce à la tension de surface de l’eau). On peut aussi imaginer des absorbeurs thermiques : une surface froide sur laquelle l’eau condense ; c’est le fonctionnement de beaucoup de déshumidificateurs électriques (pour la salle de bain ou la cuisine par exemple).

L’adsorption est uniquement un piégeage en surface, et un adsorbeur d’humidité n’est qu’efficace s’il présente une surface active importante.

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Ténor écrit :

Et dans le genre, QUID des déshumidificateurs dans lesquels on doit vider l'eau récupérée dans le bac de rétention ?

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Le Hollandais Volant écrit :

@Ténor : Ces derniers fonctionnent en condensant l’humidité de l’air et en la récupérant sous forme d’eau liquide.

Ils font ça avec un ventilateur qui brasse l’air en direction d’une surface froide. Le froid est quant à lui obtenu avec un module peltier : https://couleur-science.eu/?d=8d149a--produire-du-froid-avec-lelectronique-comment-fonctionne-un-module-peltier

Au final, l’eau condensée sur la surface froide finit par produire des gouttes qui tombent dans le bac de récupération. L’eau obtenue est relativement pure (pratiquement distillée).

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Ténor écrit :

@Le Hollandais Volant :
J'avais en tête plutôt ceux qui ne possèdent pas de dispositif mécanique mais un bloc de matière qui s'érode en donnant un liquide visqueux (donc qui capte l'humidité de l'air)

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Le Hollandais Volant écrit :

@Ténor : ah, celles avec les recharges ?
Celles-là je ne les ai jamais vu, mais je connais leur existence. Il me faudrait en procurer un et je pourrais étudier le fonctionnement. Il n’est pas impossible qu’une réaction chimique ait lieu et que l’eau disparaisse complètement (au lieu d’être juste piégée). Je regarderai ça.

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blux écrit :

@Ténor :
C'est du chlorure de calcium en cristaux, il absorbe l'humidité (hygroscopie très élevée), gonfle et lorsqu'il est saturé, il passe en phase liquide par dissolution (très exothermique !), donnant une saumure très utile pour désherber...

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Le Hollandais Volant écrit :

@blux : Merci pour cette info, j’irais voir ça, c’est très intéressant !
En tout cas, j’ai bien failli confondre le chlorure de calcium et le carbure de calcium… Le dernier réagit aussi avec l’eau, mais produit de la chaleur et de l’acétylène… un gaz dangereux qui brûle à une température très élevée et avec de belles applications.

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Ténor écrit :

@blux :
Merci et effectivement l'herbe déteste le liquide produit.

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blux écrit :

@Le Hollandais Volant :
Il est aussi à noter que le chlorure de calcium est utilisé comme "sel" de déneigement lorsque le sel classique (chlorure de sodium) ne fait plus effet à cause de la température très basse... Sa dissolution étant très exothermique, il fait fondre la glace bien avant le sel classique.

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Obamot écrit :

Bonjour,

On n'est pas toujours dans un endroit où l'on peut trouver du silica-gel par contre les besoins sont fréquents notamment pour éviter que des outils ne rouillent en locaux humides, sur un bateau ou en zone tropicale... du coup je me demande si les litières pour chat à base de bentonite peuvent faire l'affaire, voire des grains de riz dans des sachets...?

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Le Hollandais Volant écrit :

@Obamot : La litière de chat va absorber l’eau, pas forcément l’humidité.

Les dessiccateurs comme le silica-gel vont capter les moindres molécules d’eau et les piéger, jusqu’à assécher l’air (en pratique, c’est efficace seulement jusqu’à un certain point d’hygrométrie). La litière va plutôt agir comme une éponge : le liquide va monter dessus et on peut la « transporter » jusqu’à l’évier. Mais laissé à l’air libre, l’éponge ou la litière va finir par se sécher de nouveau.

Je pense que ça peut dépanner, mais ça ne sera probablement pas efficace sur le long terme (ceci dit, le gel de silice non plus : une fois saturé, il faut le renouveler).

Un régulateur d’humidité assez connu dans le bâtiment, c’est tout simplement le plâtre : les vieux murs étaient enduits de plâtre, ce qui permet d’absorber l’humidité lorsqu’il est en excès, tout comme le libérer quand l’air était très sec. C’était utilisé dans les maisons pour la régulation, passive et naturelle : vivre dans un environnement où l’air est trop sec ou trop humide peut en effet devenir irritant pour la peau, la gorge…

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Obamot écrit :

Excellent, merci, je pensais au ciment qui non utilisé au bout d'un moment, fait sa réaction chimique par capillarité (ou quelque chose) mais le plâtre c'est encore mieux. Mieux que le riz?

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Le Hollandais Volant écrit :

@Obamot : Le riz finit toujours par pourrir et moisir.
Si tu veux un bon absorbeur d’humidité, prends le sel, ou les cristaux de soude (attention, ce dernier est dangereux car très corrosif). Ils sont très hydrophiles.

Le sel de table est un bon compromis : facile à trouver, pas cher, peu toxique, et devient vite moite et humide par absorption.

Par contre, si c’est pour sécher de l’électronique, n’utilise pas du sel ni de la soude : ça devient tellement humide que ça se dissout dans l’eau absorbé et le liquide est alors conducteur et corrosif. Ça va rouiller l’électronique.
Pour ça, le riz est une solution de secours plus appropriée.

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Obamot écrit :

Du coup je viens d'avoir une idée (aïe!) ^_^ ...Et un mélange sel / plâtre.

Un sel étant l'état ultime d'un processus de réactions chimiques (si j'ose l'exprimer approximativement ainsi), ça me semblerait stable et sans danger...?

Ainsi le plâtre servirait de régulateur d'humidité au sel, pour empêcher que le sel n'arrive à saturation et perde ses propriétés? L'un renforçant l'action de l'autre.

J'dis ça, j'dis rien, il se peut que mon idée ne soit pas utile...

(Le but est d'empêcher au mieux la corrosion pour de la quincaillerie et autres outils, laissés plusieurs mois sans être utilisé, et stockés dans des petits containers en plastique fermés. Et ce afin de contrôler le taux d'hygrométrie, à l'intérieur de ces boîtes standard de 60 cm X 40 cm X 50 cm de haut)

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Le Hollandais Volant écrit :

@Obamot : tout cela me fait penser à la pâte à sel, qu’on faisait à l’école :D

C’était pas mal pour non plus question humidité (ça ramollissait rapidement en milieu humide). Ça pourrait fonctionner.

D’autant que le sel est essentiellement bactéricide.

Le plâtre pourrait aussi marcher évidemment. Dans tous les cas, le problème de corrosion se pose si l’ont met le sel en contact avec la ferraille.

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Tronics écrit :

@Obamot J'arrive un peu tard, mais si d'autre se pose la question. Si c'est juste pour protéger des outils classiques (non électronique) type marteau, pince, tournevis, mais aussi plus gros ou sur des appareils électromécaniques comme des étaux ou mandrin de perceuse, le plus simple est de faire comme les fabriquant de ces outils: Au lieu de supprimer l'humidité, on isole l'outils de l'humidité en y vaporisant de l'huile. Achète simplement une bombe d'huile lubrifiante, et tu réapplique un fine couche d'huile protectrice régulièrement pour empêcher l'humidité de faire rouiller les outils. C'est très efficace, même dans des environnements très humide.

Pour les outils électroniques c'est moins simple par contre et la je pense que les billes en silicates me semble les mieux adaptés (c'est ce que j'utilise en tout cas personnellement).


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