Comment rendre notre mode de traitement des eaux usées plus durable alors que le « tout à l'égout » montre ses limites ?

La séparation des effluents à la source fait partie des alternatives possibles.
Le projet DESIGN, piloté par TBI Toulouse Biotechnology Institute, et auquel Solagro a pris part a permis d'évaluer des scénarios innovants de séparation à la source et de valorisation de composés des eaux usées.

Les enjeux ? Économiser une eau déjà rare, recycler des nutriments précieux pour l'agriculture, restituer au milieu naturel des eaux toujours plus propres à des coûts maîtrisés à l'heure où la question du renouvellement des réseaux se pose avec acuité.

A partir de l'utilisation d'un simulateur (MUSES¹), d'enquêtes sociologiques et de simulations économiques, le projet a permis d'intégrer l'ensemble de la filière en caractérisant les impacts environnementaux, les enjeux économiques et en identifiant les freins socio-techniques qui limitent l'implantation de filières de séparation à la source et les principaux éléments qui favorisent leur appropriation.

 

 

 

Séparer nos effluents à la source pour mieux valoriser et moins polluer

La séparation à la source des effluents urbains consiste à séparer nos eaux usées (urine, matières fécales et/ou eaux grises) dès leur production dans le but de mieux valoriser les composés présents et de diminuer les impacts environnementaux.

Cette séparation se justifie par des compositions très différentes des flux qui permettent leur valorisation plutôt que leur élimination ainsi qu'un traitement plus efficace des micropolluants. L'urine constitue par exemple un volume très faible (1% du volume des eaux usées) et contient l'essentiel des nutriments des effluents : 80% pour l'azote et 50% pour le phosphore. Les fèces contiennent la majorité de la matière organique et des pathogènes. Les eaux grises, quant à elles, représentent la majorité de l'eau et de la chaleur des eaux usées tout en étant peu polluées. 

 

Le projet DESIGN a permis d'évaluer des scénarios innovants de séparation à la source et de valorisation de composés des eaux usées. A partir de l'utilisation d'un simulateur (MUSES), d'enquêtes sociologiques et de simulations économiques, le projet a permis d'intégrer l'ensemble de la filière en caractérisant les impacts environnementaux, les enjeux économiques et en identifiant les freins socio-techniques qui limitent l'implantation de filières de séparation à la source et les principaux éléments qui favorisent leur appropriation.

 

Description schématique du projet DESIGN

 

Simuler à l'échelle d'un quartier

L'analyse économique, menée par Solagro sur deux cas réels, basée sur la modélisation des flux (matière, réactifs, énergie) et des équipements a permis de comparer, à l'échelle d'un quartier, les coûts rapportés au m³ d'eau de la référence (“tout-à-l'égout”) et des nouvelles filières, tout ou en partie décentralisée. En considérant, les investissements dans les réseaux, les équipements, les traitements de concentration des nutriments, les charges d'exploitation et les recettes, les nouveaux traitements aboutissent à des coûts proches de ceux de la référence.

Les leviers d'optimisation économiques restent la valorisation des sous-produits issus des traitements : les eaux et les fertilisants (struvite, sulfate d'ammonium).

Enfin, une évolution du cadre réglementaire et du modèle de financement du système alimentation/excrétion (prenant en compte les externalités socio-environnementales) semble nécessaire pour permettre le développement de la séparation à la source.

 

 Résultats majeurs du projet

• Une évaluation des impacts (gaz à effet à serre, consommation d'énergie, flux de matières valorisées (C, N, P, eau,) et économique de différents scénarios a été réalisée en comparaison avec une référence; 
• Des technologies clés ont été développées pour les nouvelles filières (toilettes à séparation, procédé de récupération de l'azote pour produire un fertilisant); 
• Les processus d'appropriation, par les acteurs (usagers, professionnels, collectivités), de ces nouveaux dispositifs de gestion des rejets humains ont été établis ; 
• L'adéquation des scénarios de séparation à la source à différentes configurations urbaines a été évaluée. 

 

 

Ce projet de recherche est financé par l'agence nationale de la recherche (ANR). Pour étudier cette problématique transversale, le projet DESIGN a rassemblé des partenaires très complémentaires :

- deux laboratoires de recherche TBI (pilote de l'étude), LEESU,
- deux bureaux d'étude : SOLAGRO, Le Sommer Environnement,
- deux fournisseurs de procédés et techniques : POLYMEM, J P COSTE.

Pour plus d'informations : www.design.cnrs.fr

 

¹ Le développement de l'outil MUSES a été réalisé lors du projet MUSES (Modélisation Urbaine de Séparation des Effluents à la Source, 2016-2018) financé par l'Agence de l'Eau Adour Garonne. Il a été finalisé lors du projet ANR DESIGN pour être utilisé sur des cas d'étude réels.