La Base Spatiale Autonome · Mercredi 2 sur 7 · Eau

La station d'eau : de l'eau boueuse à l'eau claire

Cette eau est marron et pleine de terre. Dans dix minutes, elle sera claire — sans jamais la toucher.

2 h 30 d’activités5 temps8-12 ansgroupe de 12 à 15

L’idée que les enfants emportentUn filtre ne fonctionne que si les couches sont empilées du plus gros au plus fin : chaque couche retient ce que la précédente a laissé passer. Et l'eau peut circuler sans pompe, en montant dans une mèche ou en descendant par un siphon.

La base a un toit : la pluie glisse dessus et se perd. Aujourd'hui, on récupère cette eau et on la nettoie. On commence par une course entre quatre filtres pour trouver le bon ordre des couches, on apprend à faire monter l'eau sans pompe, puis chacun fabrique son filtre en bouteille avant qu'on monte la grande station de la base — gouttière, filtre et réservoir. À la fin, on verse un litre d'eau sale sur le dôme et on regarde ce qui arrive en bas.

Avant de commencer

À préparer la veille ou le matin même.

La préparation

Prépare 6 litres d'eau boueuse la veille dans un bidon (terre de jardin + une cuillère de farine pour la turbidité + quelques brins d'herbe), et secoue-la juste avant de servir. Rince le charbon actif à l'eau claire avant la séance, sinon les premiers verres sortent noirs et l'effet est raté. Découpe à l'avance les 15 bouteilles (fond coupé, elles seront retournées en entonnoir) : c'est 20 minutes de travail adulte que tu ne peux pas faire pendant la séance. Monte le filtre témoin de l'accroche et fais-le couler une fois avant l'arrivée des enfants, pour vérifier le débit. Enfin, prépare l'échelle de clarté à 5 niveaux (5 pots allant du marron au transparent, numérotés) : c'est elle qui transforme « c'est mieux » en un chiffre.

Le matériel du jour

Les règles de sécurité

Le déroulé de la séance

5 temps · 2 h 30 d’activités sur les 3 heures.

L’accroche — tous ensemble

L'accroche — l'eau boueuse qui ressort claire

~10 min
La terre n’a pas disparu : elle est restée coincée dans les premières couches du filtre. On coupe le filtre devant les enfants pour le leur montrer.
Sur la table
  • Le filtre témoin monté à l'avance
  • 1 verre d'eau bien boueuse
  • 1 verre transparent propre pour recevoir
  1. Montre le verre d'eau boueuse et fais-le passer de main en main : personne ne veut de cette eau.

  2. Verse-la lentement dans le filtre témoin, sans expliquer ce qu'il y a dedans. On regarde en silence pendant que ça coule.

  3. L'eau qui arrive en bas est claire. On la met à côté du verre de départ pour comparer : l'effet vient de la comparaison, garde bien les deux.

  4. Question ouverte, 1 minute : « où est passée la terre ? Elle a disparu ? » — laisse-les répondre avant de dire quoi que ce soit.

  5. On ouvre le filtre en le coupant devant eux : la terre est là, arrêtée dans les couches du haut. Rien n'a disparu, tout a été retenu.

  6. Rappel immédiat et non négociable : « claire ne veut pas dire potable, on ne boit jamais. »

Ce qui se passe

Filtrer, ce n'est pas faire disparaître la saleté : c'est la piéger quelque part. Ce qui sort propre d'un côté est resté coincé de l'autre.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Le moment fort n'est pas l'eau qui coule, c'est l'ouverture du filtre : c'est là qu'ils voient que la terre est restée. Prends le temps de découper devant eux et de faire toucher la couche sale du dessus.
  • Répète la consigne « claire ≠ potable » en la justifiant : « ce qui rend malade, ce sont des microbes trop petits pour être arrêtés par du sable. Les vraies stations ajoutent une étape pour les tuer — nous, on ne l'a pas. »
Sécurité

L'eau boueuse reste dans un bac ; on se lave les mains après.

Temps 1 — On enquête

La course des filtres, l'eau qui monte toute seule et le siphon

~45 min

~45 min · 3 ateliers tournants de 15 min · groupes de 4 ou 5

Chaque matière filtre autrement : le gravier laisse tout passer mais va vite, le coton nettoie mais bouche. D’où l’ordre à trouver, du plus gros en haut au plus fin en bas.
Sans pompe et sans pente, l’eau grimpe quand même : elle monte le long des fibres serrées d’une mèche de coton, et redescend dans le verre vide.
Le siphon coule tout seul tant que le bidon de départ est plus haut que l’arrivée. On remonte l’arrivée au même niveau : le débit s’arrête net.
Sur la table
  • Atelier A : les 4 tubes-filtres témoins, l'eau boueuse, l'échelle de clarté, 1 chronomètre
  • Atelier B : 6 verres, ficelle de coton, essuie-tout, colorant alimentaire
  • Atelier C : 2 bidons, 2 m de tuyau souple, 1 bac, 1 tabouret pour la dénivelée
  1. Qui fait quoi : l'animateur reste principalement à l'atelier A (c'est celui qui salit et qui décide de la suite), les ateliers B et C tournent en autonomie après un lancement de 2 minutes chacun.

  2. ATELIER A — la course des filtres (15 min). Quatre tubes contenant chacun UNE seule matière : gravier, sable, coton, charbon. Même quantité d'eau boueuse versée dans chacun, en même temps.

    • On note deux choses par tube : le temps que l'eau met à traverser (chronomètre) et la clarté du résultat, en donnant une note de 1 à 5 grâce à l'échelle. On remplit le tableau du carnet.
    • Le constat tombe tout seul : le gravier est rapide mais laisse tout passer, le coton est très propre mais bouche tout, le sable est le bon compromis, le charbon enlève la couleur et l'odeur.
    • Question finale de l'atelier : « si vous deviez les mettre les uns au-dessus des autres, dans quel ordre ? » On teste la proposition du groupe et on garde le bon ordre affiché : gros en haut, fin en bas.
  3. ATELIER B — l'eau qui monte toute seule (15 min). Un verre d'eau colorée, un verre vide plus bas, une ficelle de coton mouillée qui relie les deux : au bout de quelques minutes, l'eau passe d'un verre à l'autre en grimpant le long de la ficelle.

    • Pendant que ça coule, on trempe une bande d'essuie-tout dans l'eau colorée et on la tient verticale : l'eau monte contre la pesanteur, on marque au feutre jusqu'où elle est arrivée après 3 minutes.
    • Message à retenir pour le mercredi 5 : « on vient de trouver comment arroser une serre sans pompe et sans électricité. » On garde 3 ficelles de côté, elles serviront pour de vrai.
  4. ATELIER C — le siphon (15 min). Un bidon plein posé en hauteur, un bidon vide au sol, un tuyau rempli d'eau à la main : dès qu'on ouvre, l'eau passe toute seule du haut vers le bas, et ne s'arrête plus.

    • Test : on remonte le bidon receveur au même niveau — le débit s'arrête. On comprend que c'est la différence de hauteur qui fait tout le travail.
  5. Regroupement (5 min) : on écrit sur l'affiche l'ordre des couches trouvé et les deux façons de déplacer l'eau sans pompe.

Ce qui se passe

Un bon filtre empile les couches du plus gros au plus fin : chaque couche retient ce que la précédente a laissé passer. Et l'eau se déplace sans pompe de deux façons : elle grimpe dans les matières fines (la mèche), et elle descend toute seule dès qu'il y a une différence de hauteur (le siphon).

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Force-les à donner une NOTE de clarté avec l'échelle plutôt qu'un avis. « Le tube 3 est à 4 sur 5 » se compare ; « c'est mieux » ne se compare pas. C'est le geste de mesure de la séance.
  • À l'atelier B, l'attente est longue pour des enfants : lance la ficelle en premier, fais l'essuie-tout pendant que ça coule, et reviens voir le verre à la fin — le résultat est bien plus spectaculaire ainsi.
Sécurité

On amorce le siphon en remplissant le tuyau à la main, jamais avec la bouche. On éponge immédiatement les débordements.

Temps 2 — On fabrique

Mon filtre en bouteille, puis la grande station d'eau

~55 min

~55 min · après le goûter · chacun son filtre, puis la station de la base

Le filtre en bouteille, couche par couche : le plus gros retient les gros morceaux, le plus fin retient ce qui reste. Inverser l’ordre, c’est boucher le filtre au premier verre.
Sur la table
  • Par enfant : 1 bouteille au fond coupé, 1 filtre à café, coton, charbon, sable fin, sable gros, gravier, 1 verre receveur, 1 étiquette
  • Pour la base : 1 bidon de 5 L, 4 bouteilles fendues en long pour la gouttière, 1 bocal gradué, ruban adhésif toilé, ficelle
  • L'échelle de clarté, l'eau boueuse, le verre doseur
  1. PHASE 1 — mon filtre (25 min). Bouteille retournée en entonnoir, filtre à café au fond, puis les couches dans l'ordre trouvé au Temps 1 : coton, charbon, sable fin, sable gros, gravier.

    • On rince d'abord son filtre avec un demi-verre d'eau claire : le premier jet sort toujours trouble, c'est normal, ce sont les poussières des couches.
    • Test officiel : chacun verse exactement 20 cl de son eau boueuse, chronomètre, et note la clarté obtenue sur 5. On compare les résultats de tout le groupe et on cherche pourquoi certains font mieux — souvent : plus de charbon, ou des couches mieux tassées.
    • On étiquette son filtre et on le range dans sa boîte d'atelier. Il ressortira au mercredi 7 pour le contrôle final.
  2. PHASE 2 — la station de la base (30 min). Trois équipes en parallèle, chacune sur une pièce : la gouttière (bouteilles fendues fixées sous le bord du dôme, avec une pente vérifiée à l'eau), le grand filtre (bidon de 5 L, mêmes couches, mais en quantité), le réservoir (bocal gradué avec des repères en litres tracés au marqueur).

    • Les trois pièces sont ensuite raccordées les unes aux autres sur la base, avec le tuyau et le ruban toilé. C'est ce raccordement qui est délicat : c'est là que l'animateur aide.
  3. Chaque équipe explique sa pièce aux deux autres en 30 secondes avant le test. On ne teste jamais sans que tout le monde sache à quoi sert chaque morceau.

Ce qui se passe

Un système complet, ce n'est pas trois objets posés côte à côte : c'est la façon dont ils sont reliés. La gouttière ne sert à rien si sa pente est à l'envers, et le filtre ne sert à rien si l'eau tombe à côté.

À expliquer aux enfants — on prend le temps
  • Quand un filtre d'enfant sort trouble, ne le refais pas : demande « combien de charbon as-tu mis ? est-ce que tu as tassé ? » et laisse-le refaire une seule couche. La deuxième version marche presque toujours, et c'est sa réussite à lui.
  • Au moment du raccordement, dis explicitement : « ce que vous êtes en train de faire s'appelle de l'intégration : chacun a fabriqué une pièce qui marche, maintenant il faut qu'elles marchent ensemble. C'est toujours la partie la plus difficile. »
Sécurité

L'adulte a coupé toutes les bouteilles à l'avance. Le charbon tache : tabliers ou vieux tee-shirts, et on ne le porte pas à la bouche.

Temps 3 — On installe et on homologue

La grande pluie sur le dôme : le deuxième contrôle

~20 min

~20 min · tout le groupe autour de la base

La chaîne complète de la base : la pluie glisse sur le dôme, la gouttière la conduit au filtre, et le réservoir la garde. Enlever un maillon, et l’eau se perd.
Sur la table
  • La station montée sur la base
  • 1 L d'eau boueuse
  • L'échelle de clarté
  • 1 chronomètre
  • La fiche d'homologation
  1. Tout le monde autour de la base, un enfant tient le verre doseur, un autre le chronomètre, un troisième l'échelle de clarté.

  2. CONTRÔLE N°2 : on verse lentement 1 litre d'eau boueuse sur le dôme, comme une pluie. Elle glisse, rejoint la gouttière, traverse le grand filtre et arrive dans le réservoir.

    • On écrit trois résultats sur la fiche : le temps de traversée, la clarté obtenue sur 5, et le volume récupéré dans le réservoir. Ce dernier chiffre est toujours inférieur au litre versé — excellente question à leur poser : « où est passé le reste ? » (dans les couches, sur le dôme, par terre).
    • On note la consigne en rouge sur la fiche, écrite par un enfant : EAU NON POTABLE.
  3. Journal de bord (5 min) : coller son tableau de la course des filtres, dessiner son filtre en coupe avec les couches nommées, écrire sa note de clarté.

  4. Annonce de la semaine prochaine : on éteint la lumière de la salle quelques secondes. « La base a de l'eau, mais on n'y voit rien. Mercredi prochain : la lumière. »

Ce qui se passe

Récupérer, filtrer et stocker sont trois métiers différents qui doivent s'enchaîner. Et on perd toujours un peu d'eau au passage : un ingénieur mesure cette perte au lieu de l'ignorer.

Sécurité

Sol épongé immédiatement. On ne boit pas l'eau du réservoir.

Aller plus loin

Le défi de l'eau la plus claire en 3 minutes

~20 min

~20 min · en réserve, si le groupe va vite

L’échelle de clarté à cinq niveaux transforme « c’est mieux » en un chiffre : deux équipes peuvent enfin comparer leurs résultats.
Sur la table
  • Bouteilles coupées supplémentaires
  • Toutes les matières filtrantes en libre-service
  • Chronomètre
  • Échelle de clarté
  1. Chaque binôme reçoit une bouteille vide et 3 minutes pour composer son filtre, avec les matières qu'il veut, dans l'ordre qu'il veut.

  2. Chaque filtre reçoit la même quantité d'eau boueuse. On classe les résultats avec l'échelle de clarté.

  3. On analyse les deux meilleurs : qu'ont-ils en commun ? Presque toujours, beaucoup de couches fines et bien tassées.

  4. Variante pour les plus grands : le meilleur rapport clarté / vitesse — le filtre le plus propre est souvent le plus lent, il faut choisir.

Ce qui se passe

Il n'existe pas de filtre parfait : plus il nettoie, plus il est lent. Un ingénieur choisit toujours entre deux qualités qui se contredisent.

Sécurité

Mêmes règles : on ne boit rien, on éponge, on se lave les mains.

Dans le cahier

Coller le tableau de la course des filtres (temps et clarté sur 5 pour les quatre matières), dessiner son filtre en coupe avec le nom de chaque couche, et écrire en rouge : eau claire ne veut pas dire eau potable.

À refaire à la maison

Refaire un mini-filtre avec une bouteille, du coton, du sable de bac à sable et des cailloux, puis filtrer de l'eau de flaque — pour regarder, pas pour boire.

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