Micropolluants: Des STEP bientôt au top

12.02.2012 - Les stations d’épuration ne retiennent que partiellement la foule de micropolluants qui parviennent dans nos eaux. Or, même à très faible concentration, ceux-ci peuvent porter atteinte aux organismes aquatiques et s’infiltrer dans la nappe phréatique. Afin de juguler le problème, une stratégie ciblée prévoit d’optimiser une partie des STEP suisses.

Vue du bassin de traitement biologique de la STEP de Kloten/Opikon (ZH) pendant l’essai pilote d’élimination des micropolluants à l’aide de poudre de charbon actif. Les boues activées, normalement brunes, apparaissent noires ici en raison du recours à ce processus spécial.
© Marc Böhler, Eawag

Les analgésiques et les fébrifuges nous soulagent en cas de maux de tête ou de grippe, les hormones de la pilule contraceptive préviennent les grossesses non désirées et les antibiotiques éradiquent les agents pathogènes indésirables. Toutes ces substances actives ont une chose en commun: évacuées dans les déjections humaines, elles empruntent le réseau d'égouts pour rejoindre les stations d'épuration des eaux usées (STEP). «Les quelque sept cents STEP de Suisse éliminent avant tout les nutriments, comme le carbone, le phosphore et l'azote», explique Michael Schärer, qui s'occupe depuis des années des micropolluants à la section Qualité des eaux de surface de l'OFEV. «Les stations d'épuration ne retiennent hélas que partiellement, voire pas du tout, une foule de substances chimiques issues de médicaments, de pesticides, d'agents de conservation, de détergents et d'autres produits.» Une part considérable de ces substances se déverse dès lors sans autre dans les cours d'eau et les lacs. En Suisse, on suppose que plus de 30'000 composés chimiques entrent dans la composition des innombrables produits d'usage courant. Or la croissance démographique et l'allongement de l'es-pérance de vie ne feront que multiplier leur utilisation dans les ménages, l'industrie, l'artisanat et l'agriculture.

Le poisson zèbre (Danio rerio) se prête bien à l’étude des mécanismes d’action des substances à activité hormonale. Aussi le petit poisson exotique est-il fort apprécié dans les labora-toires de recherche sur l’eau.
© Eawag

Effets néfastes sur les organismes aquatiques. Vu l'usage auquel ils sont initialement destinés, nombre de ces produits chimiques sont biologiquement actifs et stables, de sorte qu'ils ne se dégradent que très mal dans l'environnement. «Dès que leur concentration atteint quelques nanogrammes par litre, ces micropolluants exercent sur les organismes aquatiques l'effet pour lequel ils ont été conçus, qui s'avère alors nuisible. Voilà pourquoi ils constituent un défi de taille pour la protection des eaux», explique Michael Schärer. «Les herbicides destinés à éradiquer certaines plantes stoppent par exemple la photosynthèse des algues, des insecticides neurotoxiques endommagent le système nerveux d'animaux aquatiques et les perturbateurs endocriniens entravent la croissance et la reproduction des poissons et des amphibiens.»

Coupe transversale des cellules sexuelles teintées d’un corégone hermaphrodite du lac de Thoune (prise de vue microscopique). Le poisson possède à la fois des ovaires et des testicules.
© Centre pour la médecine des poissons et des animaux sauvages, Université de Berne

Dans les eaux suisses, les effets néfastes de ces substances sur la faune aquatique sont patents, l'exemple le plus frappant étant la féminisation des poissons mâles. Causée par la présence d'œstrogènes, elle se manifeste surtout en aval des stations d'épuration. Une campagne de mesures menée en 2010 sur mandat de l'OFEV a identifié soixante à septante micropolluants organiques dans les effluents de STEP: leurs teneurs dépassaient partout 50 microgrammes par litre. La concentration totale de toutes les substances et des produits de leur dégradation (métabolites) doit être beaucoup plus élevée. Ce sont les cours d'eau petits à moyens du Plateau, soumis à une exploitation intensive et où la population est très dense, qui sont les plus touchés, car les eaux déversées par les STEP n'y sont pas assez diluées. L'apport de ces substances étant permanent, on suppose que les critères de qualité écotoxicologique y sont largement dépassés pour divers micropolluants, surtout en période d'étiage.

Risques pour l'eau potable. Si les circonstances sont défavorables, des concentrations excessives de perturbateurs endocriniens dans les cours d'eau peuvent contaminer l'eau potable. Cela vaut notamment pour les captages proches de rivières et situés dans de la roche meuble. Dans un tel cas, des composés difficilement dégradables transportés par les eaux épurées peuvent s'infiltrer jusque dans la nappe souterraine. De plus, on trouve une vaste palette de micropolluants persistants dans les grands lacs suisses, qui alimentent également le réseau d'eau potable.

«Selon nos connaissances actuelles, les teneurs mesurées ne représentent certes pas de danger pour la santé de l'homme», estime Michael Schärer. «Mais le principe de précaution exige que nous prenions des mesures afin de réduire cette pollution des eaux, d'autant que de nouveaux groupes de substances, telles les nanoparticules, ont été repérés dans les eaux usées et engendrent un défi supplémentaire à la préservation des ressources en eau potable.»

Des mesures s'imposent aussi par respect pour les riverains en aval. Par le biais du Rhin et du Rhône, qui drainent la majeure partie du pays, la Suisse exporte en effet de grandes quantités de substances chez ses voisins. Cela peut perturber l'approvisionnement en eau potable, puisque les déversements successifs d'eaux usées traitées tendent à accroître les concentrations de micropolluants au fil des cours d'eau. Preuve en sont les analyses réalisées dans le Rhin sur les contrastants utilisés en radiologie.

Les mesures à la source ne suffisent pas. Pour protéger les eaux contre les atteintes, la législation sur les produits chimiques prévoit nombre d'interdictions et de restrictions d'emploi qui frappent les substances dangereuses. Il est par exemple interdit d'utiliser des herbicides pour traiter toits, terrasses, places d'entreposage, rues, chemins et bandes de verdure. Les peintures qui protègent les bateaux contre les biosalissures ne doivent pas utiliser de produits antifouling contenant des composés organiques à base de zinc ou d'arsenic.

A elles seules, les mesures prises à la source ne suffisent toutefois pas pour désamorcer le problème des micropolluants organiques. «En Suisse et dans les pays voisins, les médicaments et leurs métabolites forment l'un des principaux groupes de polluants provenant des réseaux d'assainissement», constate Michael Schärer. Comme la charge de ces substances dans un bassin versant ne provient pas principalement de sources ponctuelles, tels les hôpitaux ou les homes pour personnes âgées, on ne peut pas se contenter de prétraiter les eaux de ces établissements. Ceux-ci ne représentent en fait qu'une part minime des émissions totales, comme l'indiquent des études menées à Winterthour par l'Institut de recherche sur l'eau du domaine des EPF (Eawag).

La stratégie MicroPoll. Puisqu'une part importante des polluants parvient aujourd'hui dans les eaux par le biais des stations d'épuration, la stratégie MicroPoll élaborée par l'OFEV propose une approche sélective qui consiste à optimiser les STEP de taille moyenne à grande. Dans sa Stratégie sur les micropolluants dans les eaux usées urbaines et industrielles (CIPR, rapport n° 181), la Commission internationale pour la protection du Rhin considère que l'ajout d'une étape de traitement dans certaines STEP communales offre un moyen de diminuer sensiblement la charge de micropolluants organiques dans les rivières, les lacs et les eaux souterraines.

Voici les bases de l'approche sélective appliquée par l'OFEV: afin de protéger la faune et la flore aquatiques, il convient d'équiper les stations d'épuration relativement grandes d'une étape de traitement supplémentaire si l'effluent de la STEP représente plus de 10% du débit du milieu récepteur en période d'étiage. Pour éviter une contamination du réseau d'eau potable, les autorités prévoient par ailleurs de se concentrer sur les STEP proches des captages d'eaux souterraines alimentées par l'infiltration de l'eau de rivière. En vue de réduire la charge totale de micropolluants organiques, les douze plus grandes STEP communales (de plus de 100'000 équivalents-habitants) seront en outre dotées de nouveaux procédés techniques éliminant l'essentiel des micropolluants. La Suisse assumera ainsi sa responsabilité à l'égard des riverains en aval et contribuera à réduire la pollution dans la mer du Nord et la Méditerranée. L'optimisation de la centaine de STEP concernées ne devrait pas prendre plus de vingt ans.

Ozone ou poudre de charbon actif. Des études et des essais pratiques réalisés en Suisse et à l'étranger ont montré qu'il est techniquement possible d'éliminer les micropolluants organiques présents dans les eaux usées communales. «Les solutions les plus prometteuses sont l'ozonation et le traitement à l'aide de charbon actif en poudre au sortir de la phase biologique», explique Michael Schärer. «Possédant un large spectre d'action, les deux procédés sont à même d'éliminer un grand nombre de micropolluants et il est relativement facile d'en équiper les STEP existantes.»

Testée à large échelle et avec succès dans les stations de Regensdorf (ZH) et de Lausanne (VD), l'ozonation consiste à injecter de l'ozone dans les eaux usées traitées, à raison de 3 à 5 grammes par mètre cube. Hautement réactif, ce gaz s'attaque aux micropolluants et les transforme. Selon les vastes recherches scientifiques entreprises, cette technique ne conduit pas à la formation de produits secondaires toxiques et stables. Afin d'éliminer entièrement les produits de la réaction, il est toutefois recommandé de prévoir une étape ultérieure de traitement biologiquement actif, tel un filtre à sable.

L'efficacité du charbon actif finement moulu a également été mise à l'épreuve: à Lausanne, à Kloten-Opfikon et dans une petite station d'épuration de l'Eawag à Dübendorf. Selon cette technique, on mélange 12 à 15 grammes de poudre de charbon actif à un mètre cube d'eaux épurées. Les micropolluants s'agglutinent à la surface des particules de charbon, qui sont éliminées après avoir été isolées par sédimentation-filtration, filtration sur du sable ou ultrafiltration.

Des traitements efficaces. Les deux procédés abaissent de 80% au moins la concentration de micropolluants dans les eaux épurées, d'où une nette amélioration de la qualité de l'eau des rivières et des lacs. Les essais menés en Suisse ont montré que l'application de ces deux techniques prévient presque entièrement l'impact écotoxicologique (empoisonnement des algues, effets des perturbateurs endocriniens sur les alevins de truites et d'autres organismes aquatiques, etc.).

La stratégie ciblée d'optimisation passe par un investissement d'environ 1,2 milliard de francs, soit un peu plus de 1% de la valeur de remplacement des installations d'assainissement, qui se monte à quelque 100 milliards de francs. En fonction de la taille de la STEP et du procédé choisi, la consommation énergétique s'accroîtra de 5 à 30%, augmentant bien sûr les frais d'exploitation. Selon les calculs de l'OFEV, l'optimisation prévue relèvera de 16 francs environ le montant de 120 francs que la Suisse consacre aujourd'hui par année et par habitant au traitement des eaux usées. «Nombre de stations d'épuration étant appelées à renouveler leurs installations, c'est le bon moment pour inclure à peu de frais de nouvelles étapes de traitement dans notre système de gestion des eaux», conclut Stephan Müller, chef de la division Eaux à l'OFEV.

Ayant reconnu la gravité du problème, le Parlement cherche un moyen de financer l'optimisation sélective des STEP en respectant le principe du pollueur-payeur. En collaboration étroite avec les cantons, les communes et les exploitants, l'OFEV prépare pour sa part les bases légales. Un projet de modifi­cation de la loi sur la protection des eaux (LEaux) sera mis en consultation dans les mois qui viennent.

Beat Jordi

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Dernière modification 14.02.2012

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