Épuration des eaux: En finir avec les micropolluants

À lui seul, le marché est généralement incapable d’apporter des solutions aux problèmes environnementaux. C’est notamment le cas dans le domaine de la protection des eaux, où de nouvelles mesures de protection s’imposent. La Confédération a créé en 2016 une base légale visant à réduire la quantité de micropolluants qui se déversent dans les eaux via les stations d’épuration. Elle a également soutenu les innovations nécessaires.

Verfahren Mikroverunreinigungen
Grâce à la promotion des technologies environnementales, différents procédés d’élimination des micropolluants sont actuellement à l’étude de façon à déterminer leur combinaison optimale. Il convient de trouver la meilleure solution pour chaque station d’épuration.

Texte : Lukas Denzler

En Suisse, plus de 97 % des eaux usées sont collectées dans les égouts, puis traitées dans une station d’épuration. C’est tout bénéfice pour la protection des eaux ! Mais il n’y a pas de quoi se reposer sur ses lauriers. Un problème nouveau ne cesse de s’aggraver : les micropolluants. Ils proviennent entre autres d’une foule de produits d’usage courant tels que les cosmétiques, les détergents et les médicaments. Comme les stations d’épuration des eaux usées (STEP) classiques ne les éliminent pas suffisamment, on les retrouve dans nombre de cours d’eau. Or, même présents en quantités infimes, ces polluants peuvent nuire aux organismes aquatiques. Ils représentent de plus un risque potentiel pour l’eau potable.

Dispositions plus strictes depuis le début de l’année

En 2006, l’OFEV a lancé le projet Stratégie MicroPoll afin d’explorer les moyens techniques permettant d’éliminer les micropolluants des eaux usées. Les résultats obtenus ont conduit le parlement et le Conseil fédéral à prendre, ces dernières années, diverses décisions politiques en matière d’épuration des eaux : en particulier, la révision de la loi et de l’ordonnance sur la protection des eaux. Entrées en vigueur le 1er janvier 2016, les nouvelles dispositions contraignent certaines STEP à améliorer leur efficacité. « Ce sont surtout les plus grandes stations qui devront s’équiper d’une nouvelle étape de traitement. Mais l’obligation vise aussi les STEP de taille moyenne qui déversent les eaux traitées dans un lac servant de ressource d’eau potable ou très apprécié pour la pêche et les loisirs », explique Michael Schärer, chef de la section Protection des eaux au sein de l’OFEV. Des exigences plus strictes s’appliquent également aux STEP dont l’effluent épuré représente plus de 10 % du volume du cours d’eau récepteur. Selon Michael Schärer, sur les quelque 700 STEP suisses, une centaine devront être optimisées.

Bien que les micropolluants proviennent de différentes sources, il est utile de s’attaquer tout d’abord à la source ponctuelle que sont les stations d’épuration communales. D’autant que les nombreux travaux de recherche et essais pilotes ont débouché sur des solutions applicables. Michael Schärer estime que, d’ici 25 ans, environ la moitié des eaux usées communales seront débarrassées d’au moins 80 % des micropolluants. Les coûts seront pour l’essentiel couverts par une taxe sur les eaux usées, prélevée auprès de toutes les stations d’épuration. Son montant ne dépassera toutefois pas 9 francs par habitant et par an et elle ne sera prélevée que jusqu’en 2040. L’argent collecté contribuera aux investissements nécessaires et une STEP sera exemptée de la taxe dès qu’elle aura pris des mesures pour réduire les micropolluants.

Une STEP suisse classique compte trois étapes d’épuration : le traitement mécanique (séparation des matières solides), l’étape biologique (dégradation des polluants organiques par des microorganismes) et la précipitation chimique du phosphate (réduction de la charge de nutriments). Dans les régions où les conditions de déversement sont plus strictes s’ajoute une quatrième étape, qui consiste en une filtration à travers du sable. Les spécialistes planchent désormais sur l’intégration de systèmes supplémentaires destinés à piéger les micropolluants. « Jusqu’ici, deux techniques ont été retenues : l’une utilise l’ozone, l’autre du charbon actif en poudre », précise Adriano Joss, de l’Institut fédéral de recherche sur l’eau (Eawag), à Dübendorf (ZH).

Graphique « Sources des micropolluants »
Sources des micropolluants

L’ozone peut « casser » les micropolluantsL’ozone est utilisé depuis longtemps déjà dans la préparation d’eau potable. Des adaptations sont toutefois requises pour le traitement des eaux usées. L’ozone (O3), dont la molécule est formée de trois atomes d’oxygène, est très réactif. Les essais pilotes réalisés à Regensdorf (ZH) et à Lausanne ont montré qu’il permet de « casser » les micropolluants. Les produits issus de cette réaction peuvent cependant avoir des effets indésirables. Pour réduire ce risque, l’eau doit subir un traitement complémentaire, tel le passage dans un filtre à sable. À Regensdorf, les scientifiques de l’Eawag n’ont plus décelé aucune substance problématique dans des eaux qui avaient subi une telle filtration.
Selon Adriano Joss, le dosage de l’ozone constitue un vrai défi : il n’en faut ni trop, ni trop peu. Lorsque la quantité d’ozone est insuffisante, la capacité d’épuration diminue. Quant au surdosage, il coûte cher. Assurée sur place à partir d’oxygène, la production d’ozone consomme en effet beaucoup d’électricité et représente la moitié des coûts du procédé. La première installation à ozonation de Suisse a été mise en service à Dübendorf en mars 2014 et fournit des informations cruciales pour la conception et la réalisation d’autres installations. Le traitement à l’ozone ne convient cependant pas toujours, en particulier lorsque la part des eaux industrielles et artisanales est élevée. Ces eaux contiennent parfois du bromure, que l’ozone peut transformer en bromate, potentiellement cancérigène. Avec l’aide de son équipe, Urs von Gunten, spécialiste de la potabilisation et de la qualité de l’eau à l’Eawag et à l’EPFL, a donc conçu un test en cinq étapes, qui permet de savoir si des eaux usées se prêtent ou non à une ozonation.Le coup de pouce du charbon actifUne autre solution consiste à recourir au charbon actif en poudre, qui a fait ses preuves depuis des décennies dans la préparation d’eau potable et dans l’épuration d’eaux industrielles. Contrairement à l’ozone qui divise les micropolluants, le charbon actif les accroche dans ses particules poreuses, ce qui permet ensuite de les éliminer par filtration.L’Allemagne possède déjà une bonne expérience dans ce domaine. En Suisse, la commune de Herisau (AR) a été la première à mettre en service, en septembre 2015, une étape de traitement à base de charbon actif en poudre. Les responsables ont opté pour ce procédé, car l’industrie textile locale déverse ses eaux usées à la STEP et que l’ozone n’élimine pas suffisamment les polluants qu’elles contiennent, tel l’alcool polyvinylique.L’inconvénient des installations actuelles réside dans leur taille : il faut un bassin spécial, afin de séparer ensuite le charbon actif des eaux usées. Les spécialistes étudient donc des solutions plus compactes. Ils cherchent par exemple à savoir s’il serait possible d’introduire la poudre de charbon actif dès la phase du traitement biologique, pour l’éliminer avec les boues d’épuration - ou alors de la mélanger aux eaux usées avant le passage dans le filtre à sable. Pour être vraiment efficace, le charbon actif doit toutefois rester en contact avec les eaux usées durant vingt minutes au moins.L’Eawag teste actuellement une approche intéressante à la STEP de Bülach (ZH). À la place du sable, le filtre est rempli de charbon actif sous forme de granulés, d’un diamètre allant de 0,2 à 1 mm. La question essentielle est de savoir combien de temps le charbon conserve toute son efficacité. L’avantage de ce procédé est que le charbon actif peut être régénéré et donc réutilisé.Combiner les deux méthodesL’idée d’associer les deux procédés gagne par ailleurs du terrain. Lausanne, par exemple, optera probablement pour un système combiné. « La solution hybride offre une grande souplesse », estime Gregor Maurer, ingénieur auprès du Service d’assainissement de la Ville de Lausanne. Si l’ozone se prête bien à la dégradation de certaines substances, le charbon actif couvre un autre éventail de polluants. Selon Gregor Maurer, un système combiné a par ailleurs l’avantage de s’adapter plus facilement au traitement de nouveaux polluants ou à des exigences accrues en matière d’épuration. Si tout se passe comme prévu, la nouvelle installation entrera en service en 2020.Plateforme financée par l’OFEVUn autre défi réside dans le fait que chacune des stations d’épuration qu’il faut équiper est unique. Or les dispositions légales se contentent d’exiger que la charge de micropolluants soit réduite de 80 % au moins. Dans chaque cas, il incombe donc aux spécialistes de trouver la meilleure solution. À cet effet, ils peuvent notamment se tourner vers la plateforme « Techniques de traitement des micropolluants » de l’Association suisse des professionnels de la protection des eaux (VSA). « Nous voulons favoriser les échanges de connaissances et d’expériences dans ce secteur », déclare Pascal Wunderlin, qui gère depuis 2013 le secrétariat de ce service financé par l’OFEV et domicilié auprès de l’Eawag.La plateforme élabore les bases nécessaires à la collecte et à l’évaluation systématiques des données concernant la consommation d’électricité et les coûts d’exploitation des installations. Un autre projet est consacré au suivi des installations : réalisés avant et après l’épuration, des relevés transmis à distance doivent servir à confirmer que la capacité d’épuration requise est respectée en permanence. Il s’agit à présent de mettre au point des méthodes appropriées, qui feront sans doute appel à des appareils de mesure utilisant la lumière ultraviolette : « L’épuration réduit l’absorption des UV, ce qui fournit un bon moyen d’estimer le taux d’élimination des micropolluants », explique Pascal Wunderlin.Le mal à la racineLes possibilités offertes par la technique ne doivent pas faire oublier qu’une simple idée suffit parfois à résoudre un problème à la source. Prenons le cas des produits de contraste radiologique administrés aux patients. Ils sont éliminés assez rapidement dans les urines et proviennent d’un groupe limité de personnes. Or, ces substances ne se dégradent pratiquement pas dans l’environnement et se retrouvent présentes dans nombre de cours d’eau. Si, durant la journée qui suit leur examen radiographique, les personnes concernées urinaient dans un sachet spécial, éliminé ensuite avec les ordures, ces substances ne parviendraient pas dans les eaux. Cette idée a du bon, car tant l’ozone que le charbon actif se révèlent particulièrement peu efficaces dans le cas des produits de contraste. Une autre innovation pourrait bientôt permettre d’intercepter les polluants et les résidus de médicaments, du moins ceux provenant des hôpitaux, avant qu’ils ne parviennent à la STEP.
Il serait toutefois utopique de vouloir collecter toutes les substances polluantes à la source. En décidant d’optimiser de manière ciblée ses principales stations d’épuration afin d’améliorer le traitement des eaux usées, la Suisse joue un rôle de pionnière au niveau international. Et il y a fort à parier qu’elle est en train d’écrire un nouveau chapitre dans l’histoire de la protection des eaux. 

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Dernière modification 18.05.2016

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