Évolution vers des techniques d’épuration des eaux usées à bilan énergétique positif : un défi majeur
Évolution vers des techniques d’épuration des eaux usées à bilan énergétique positif : un défi majeur
Pendant les ateliers, les participants s’efforcent d’identifier, en groupes restreints, des solutions pertinentes, aptes à relever les défis actuels dans le domaine du recyclage des eaux.
Les participants aux conférences se comptent par dizaines.
Talent graphique au service d’une synthèse attrayante des conférences données par les différents orateurs.
Développer de nouvelles idées concernant le recyclage de l’eau et la récupération d’énergie et de nutriments : ces préoccupations étaient au cœur de l’Inspiration Day organisé à l’occasion du projet Interreg 2 Seas NEREUS. Les nombreux participants ne se sont pas contentés d’assister à diverses conférences, ils ont également pris une part active aux ateliers et acquis ce faisant des connaissances supplémentaires sur des questions d’actualité. Bien entendu, ces derniers ont eu largement le temps de développer leur réseau relationnel.
Coordinatrice de projet auprès du centre Vlakwa, Veerle Depuydt s’est arrêtée sur le « stress hydrique » auquel notre monde sera confronté à moyen terme (d’ici 2030). « Le fait que la pénurie croissante d’eau soit à l’ordre du jour dans le monde entier ne doit rien au hasard. Le ‘2030 Agenda for Sustainable Development’ [Agenda international pour le développement durable] illustre parfaitement cette évolution. Le changement climatique et la pollution exercent une pression de plus en plus sur les ressources en eau. En outre, la situation socio-économique, l’urbanisation et la croissance de la population mondiale contribuent à une augmentation croissante de la demande en eau et de sa consommation. Si l’on sait qu’en Europe, moins de 3% des eaux usées urbaines sont réutilisées, ce constat ne peut être considéré comme un signal positif. »
Ces données préoccupantes attestent d’autant plus la pertinence du projet NEREUS (New Energy and Resources from Urban Sanitation), lequel a démarré le 1er octobre de l’année dernière et devrait se poursuivre jusqu’au 31 décembre 2020. Le budget total du projet s’élève à 7.057.944 euros, près de la moitié de ce montant étant subventionné par le programme Interreg 2 Seas 2014-2020, lequel est cofinancé par le Fonds européen de développement régional (FEDER). « Ce projet vise à améliorer le recyclage de l’eau, de l’énergie et des matières premières que recèlent les eaux usées dans les zones urbaines en recourant à des technologies qui permettent une telle amélioration. »
Approche
Pour réaliser cet objectif, le projet se déploie sur plusieurs fronts. « Il faudra procéder à une étude de faisabilité globale (sur la base d’études de faisabilité locales) présentant des informations détaillées et spécifiques des sites considérés, concernant la mise en place des technologies affectées à la récupération de matières premières. En outre, nous réalisons, au sein de neuf installations décentralisées d’épuration des eaux usées, plusieurs projets de récupération de l’énergie, de l’eau et d’autres ressources intéressantes telles que des nutriments, sur cinq sites distincts. Des rapports d’essai et de surveillance nous permettront d’évaluer et d’optimiser les performances des technologies de récupération installées. »
« Nous avons également l’intention d’élaborer une stratégie visant à fournir, aux responsables impliqués dans le processus de sélection des installations d’épuration des eaux usées, des informations relatives aux possibilités de mise en œuvre de telles technologies. De plus, nous mettrons à leur disposition un instrument d’aide à la prise de décisions caractérisé par l’intégration d’informations spécifiques (réglementaires, législatives, écotechnologiques, économiques, etc.) portant sur des technologies appropriées. Last but not least, il est également crucial d’élaborer une stratégie apte à convaincre les populations d’accepter de tels investissements en les sensibilisant à l’importance qu’ils revêtent. »
Projets belges
Le projet NEREUS verra la mise sur pied d’un réseau de démonstration comprenant l’installation de deux unités de démonstration en Flandre (Nieuwe Dokken Gent et Antwerpen Nieuw-Zuid), d’une unité dans le Nord de la France, d’une autre aux Pays-Bas et de la dernière au Royaume-Uni. Le partenaire principal impliqué dans la réalisation de ce projet n’est autre que le Vlaams Kenniscentrum Water (Vlakwa/VITO).
Procéder à l’épuration des eaux par site industriel, par îlot résidentiel ou par quartier, tel est à présent l’objectif de water-link dans le quartier Nieuw-Zuid d’Anvers. L’épuration totale des eaux usées (grises) et de pluie recueillies localement s’effectuera en quatre temps. La première étape consistera à réchauffer l’eau pour en favoriser la nanofiltration. Lors de la nanofiltration, les eaux subissent un passage forcé à travers des membranes en rotation, lesquelles retiennent les molécules de grande taille (pollution organique). Le maintien des eaux traitées à une température de 65°C permet ensuite d’éliminer les bactéries restantes. Après leur refroidissement, les eaux pasteurisées subissent une désalinisation par osmose inverse.
L’eau pure obtenue à l’issue de ce processus est apte à un usage sanitaire domestique et industriel. L’ajout de sels minéraux suffit à rendre cette eau parfaitement potable. L’extraction d’un flux d’eau pure utilisable à partir du flux d’eaux usées ouvre également des perspectives d’exploitation du concentrat obtenu à l’issue de ce processus. En effet, ce processus permet de concentrer les effluents résiduels qui, à l’instar des eaux usées grises, seraient insuffisamment chargés pour en autoriser la méthanisation. Dès lors, leur valorisation devient envisageable.
Powerstep
Ensuite, les spécialistes de l’épuration des eaux ont écouté avec intérêt un exposé prononcé par Christian Loderer, lequel exerce des fonctions de direction auprès du Kompetenzzentrum Wasser Berlin et participe au projet Powerstep. Ce projet s’est donné pour objectif d’étudier le potentiel des installations d’épuration des eaux usées à bilan énergétique positif et à en évaluer la maturité commerciale. « Powerstep s’inscrit dans le cadre du programme Horizon 2020 de l’Union européenne », comme le rappelle Christian Loderer. « Ce projet vise à identifier des méthodes innovantes de recyclage des eaux et de récupération de l’énergie et des nutriments. »
À titre d’exemple, les chercheurs associés au projet Powerstep en sont arrivés à la conclusion qu’une installation d’épuration des eaux usées était le consommateur d’énergie le plus important de toute collectivité, la part du lion revenant à l’aération (56%). « Pourtant, les options de réduction de la consommation d’énergie ne manquent pas », estime Christian Loderer. « La mise en œuvre de techniques à bilan énergétique positif s’avère même relativement aisée de nos jours. Ainsi, l’énergie consommée par certaines installations d’épuration des eaux usées provient (partiellement) de parcs à éoliennes ou d’installations de production d’énergie solaire. Nous nous demandons si la réalisation d’installations d’épuration des eaux usées à bilan énergétique positif ne recourant à aucune source externe d’énergie renouvelable est également envisageable. »
« Près de 1% de la demande d’électricité est absorbée par les stations d’épuration des eaux usées installées sur le territoire de l’Union européenne. Cependant, le potentiel énergétique chimique de la fraction organique des eaux usées municipales s’élève à quelque 87.500 GWh par an. Ce potentiel équivaut à la puissance développée par douze centrales thermiques de grande capacité. »
La réalisation d’une installation d’épuration des eaux usées à bilan énergétique positif repose sur un développement technologique sérieux qui requiert la conjugaison de nouveaux concepts avec l’intégration optimisée de technologies disponibles telles que la digestion des boues et la valorisation des biogaz. « Les installations d’épuration des eaux usées pourraient améliorer le traitement des eaux usées tout en tirant parti du potentiel inexploité de la biomasse comme source d’énergie renouvelable. Divers essais et installations pilotes nous ont permis d’en déduire que le recours à certaines technologies évoluées autorisait la réalisation d’installations d’épuration des eaux usées à bilan neutre ou positif. Il n’en demeure pas moins que les installations d’épuration des eaux usées neutres en carbone relèvent encore de la fiction, même en recourant à des techniques de pointe. »
Par Bart Vancauwenberghe
