Pour faire face à la pénurie d’eau et préserver cette ressource qui se raréfie, des chercheurs de l’Institut européen des membranes proposent un procédé de traitement des eaux usées innovant. En ligne de mire : des eaux de qualité à la sortie des stations d’épuration qui pourront être réutilisées.

Pesticides, insecticides, résidus de produits pharmaceutiques, perturbateurs endocriniens, toutes ces substances produites par les activités humaines se retrouvent dans l’environnement, et les eaux ne sont pas épargnées. Un phénomène d’autant plus problématique que ces micropolluants sont nocifs même à très petites doses.

Pour préserver l’or bleu à l’heure où la pénurie d’eau devient préoccupante, les chercheurs mettent au point de nouveaux procédés destinés à éliminer efficacement ces substances à la sortie des stations d’épuration. Un véritable défi qui répond à un double objectif écologique : limiter l’impact des micropolluants sur l’environnement, et permettre de réutiliser les eaux usées ainsi dépolluées. Une voie d’avenir pour optimiser la gestion des ressources aquatiques.

Pollution réfractaire

« Aujourd’hui environ 80% des micropolluants sont éliminés par les traitements biologiques mis en œuvre dans les stations d’épuration, grâce à des boues activées qui les dégradent naturellement », explique Julie Mendret, chercheuse à l’Institut européen des membranes (IEM). Problème : certaines molécules ne sont pas biodégradables et persistent dans l’eau même après ce traitement. « Il reste 20% de pollution réfractaire qui sont rejetés dans le milieu naturel. En France, contrairement à d’autres pays comme la Suisse, il n’existe aucune norme sur les micropolluants en sortie de station », souligne la chercheuse.

Les conséquences sur l’environnement sont pourtant connues : ces micropolluants qui retournent dans le circuit de l’eau se déposent notamment dans les limons et affectent tout l’écosystème. « Les études montrent que les poissons vivant à proximité des rejets des stations sont contaminés par ces molécules. Ces composés toxiques sont devenus un enjeu majeur et les stations d’épuration du futur devront se moderniser afin de limiter leurs émissions », explique Julie Mendret. La chercheuse a décidé de relever ce défi en proposant un procédé de traitement des eaux usées innovant et intensif.

Innovant et intensif

Aujourd’hui deux types de procédés permettent de traiter ces micropolluants : les procédés membranaires et les procédés d’oxydation avancée.
Le premier repose sur l’utilisation de membranes qui retiennent les molécules de très petite taille et laissent passer l’eau. Cette méthode de filtration est efficace mais présente des limites : « les polluants sont certes isolés de l’eau, mais ils ne sont pas détruits, et il faut ensuite les éliminer », explique Julie Mendret.

Autre solution : les procédés chimiques d’oxydation avancée. « L’ozonation est particulièrement efficace sur les micropolluants, souligne la chercheuse. Ils sont oxydés par l’ozone qui les décompose en molécules de plus en plus petites jusqu’à obtenir des molécules de CO2 et H2O dans le cas d’une minéralisation complète. » Le polluant est finalement éliminé et ne subsistent que des molécules d’eau et de dioxyde de carbone, inoffensives. Une méthode efficace mais imparfaite : d’une part l’ozonation est peu rentable sur des polluants très dilués dans l’eau et d’autre part elle peut donner lieu à la formation de sous-produits toxiques.

Un procédé 2 en 1

Face à ces limites, les chercheurs de l’IEM ont eu l’idée de coupler ces procédés de traitement de l’eau pour associer leurs avantages respectifs.
Un projet ambitieux baptisé Saware. « C’est un procédé 2 en 1 : on associe une filtration très poussée, la nanofiltration, avec un procédé d’oxydation avancée à base d’ozone. Les molécules sont retenues par la membrane et oxydées simultanément grâce à l’ozonation », détaille Julie Mendret.

Une hybridation qui présente plusieurs avantages : l’ozone agit plus efficacement sur les polluants préalablement concentrés par la filtration, et les sous-produits toxiques qui peuvent être générés par l’ozonation sont retenus par la membrane et ne sont donc pas relâchés dans le milieu naturel.

Pour mettre au point ce dispositif, Julie Mendret et André Ayral de l’IEM ont opté pour des membranes de nanofiltration en céramique, un matériau résistant à l’action de l’ozone. « C’est la première fois qu’on utilise ce type de membrane catalytique pour traiter les eaux usées urbaines », souligne la spécialiste.

Une innovation qui pourrait garantir à la sortie des stations d’épuration une eau de grande qualité, susceptible d’être réutilisée (lire encadré). « Malheureusement nous sommes bloqués par la législation française très stricte qui limite la réutilisation des eaux usées », déplore Julie Mendret. Un appel du pied pour faire évoluer la réglementation, et contribuer à préserver cette ressource inestimable.

La reuse, un levier puissant pour préserver les ressources en eau

Face à une pénurie d’eau mondiale, la réutilisation des eaux usées, aussi appelée « reuse », est une voie d’avenir. Une fois traitées, ces eaux peuvent en effet être destinées à différents usages : l’irrigation des espaces verts ou des cultures, la lutte contre les incendies, le lavage des voiries ou encore la recharge des nappes phréatiques. Certains pays comme Singapour vont même jusqu’à produire une eau potable après traitement des eaux usées.

En France, la « reuse » reste peu développée. En cause : un manque de sensibilisation du public et une règlementation très stricte. Les professionnels du secteur militent ainsi pour un assouplissement de la loi qui encadre strictement la réutilisation d’eaux usées, avant tout pour des raisons sanitaires. La Commission européenne s’est récemment emparée de ce dossier et a émis en 2018 une proposition de règlement dédiée à l’irrigation agricole avec pour objectif de faciliter la réutilisation de l’eau usée épurée.