Lancement du projet Water Mining

Le projet hydraulique international Water Mining vient d’être lancé. Des projets de démonstration de solutions innovantes dans le domaine de l’eau sont exposés. Six grandes installations de démonstration sont présentes notamment dans les pays suivants : Italie, Espagne et Pays-Bas. Le projet de recherche est placé sous la direction de l’Université technique de Delft (TU Delft) et bénéficie de 17 millions d’euros de subvention de la Commission européenne.

Les scientifiques construisent toute une série d’équipements et d’installations, notamment à Chypre, en Espagne, au Portugal, en Italie et aux Pays-Bas. L’objectif est de transformer les épurations d’eaux résiduaires comme qui dirait en usines intégrées qui tirent simultanément de l’eau propre, du biogaz et des matières premières précieuses des eaux résiduaires. Des techniques innovantes sont intégrées mutuellement et de nouvelles associations mises sur pied pour l’épuration des eaux usées et la récupération de nutriments, de minéraux, d’énergie et d’eau à partir des eaux usées industrielles et urbaines ainsi que de l’eau de mer. Le consortium public-privé compte non moins de 38 partenaires publics et privés originaires de douze pays. Le projet doit fournir des exemples pratiques pour la mise en oeuvre de ce qu’il est convenu d’appeler la Water Framework Directive, une directive européenne qui promeut la transition vers une économie circulaire. Le projet Water Mining se rattache en outre au Green Deal européen présenté récemment. La Commission européenne a établi un certain nombre d’exigences qui doivent être respectées, comme les avantages du dessalement avec l’énergie solaire et la chaleur résiduelle pour une élimination économique des phosphates des eaux résiduaires.

Les projets de sea-mining ont lieu en Espagne et en Italie. Ces régions méridionales doivent affronter une problématique croissante de sécheresse et de pénuries d’eau douce. « Les pays méridionaux doivent affronter une grande augmentation de la sécheresse en raison du changement climatique », déclare Patricia Osseweijer, professeure et directrice du groupe Biotechnologie et Société auprès de la division Biotechnologie de l’Université technique de Delft. « Il est donc très important de changer les choses le plus rapidement possible. Grâce à toute une série de techniques, nous allons rendre l’eau de mer salée potable de manière économe et efficace sur le plan énergétique et l’utiliser pour l’irrigation et l’industrie. Nous pouvons tester les installations sur les îles compte tenu de l’humidité de l’air et de la température. Nous allons diminuer la consommation d’eau et réutiliser les eaux usées le plus possible. Cela peut nous rapporter beaucoup. Et tout est surveillé en temps réel. »

Lors du dessalement de l’eau de mer, un flux résiduel très salé est créé, qui est parfois aussi dénommé flux de saumure. « L’eau de saumure est souvent repompée vers la mer, avec de hautes concentrations en sel qui perturbent l’écosystème », indique Mark van Loosdrecht, professeur de biotechnologie de l’environnement et d’épuration de l’eau à la TU Delft. « C’est ainsi que les champs d’algues en Méditerranée menacent de disparaître. » La TU Delft va placer des installations de démonstration pour vérifier si elle peut réutiliser ce flux résiduel comme matière première. Dans l’île italienne de Lampedusa, le flux de saumure est traité avec la chaleur résiduelle d’un producteur d’énergie pour une technique d’évaporation intelligente. Une autre technique qui est utilisée est la cristallisation frigorifique. « Au lieu de réchauffer l’eau de mer, nous allons la refroidir jusqu’à ce qu’elle se congèle », indique Mark van Loosdrecht. « Si l’eau gèle, on concentre l’eau restante jusqu’à ce que les sels se précipitent. La glace formée redonne alors tout simplement de l’eau potable. Le sel lui-même peut être utilisé à d’autres fins, par exemple comme matériau de construction. On peut en confectionner des blocs grâce auxquels, par exemple, il est possible de construire un mur intérieur. Et on peut également extraire de nombreuses autres matières premières utiles de l’eau de mer, comme des minéraux. On peut récupérer ces minéraux séparément et séparer le potassium du sodium. Le potassium peut être utilisé dans l’agriculture. » Concernant l’énergie, on n’utilisera pas de chaleur résiduelle pour le projet d’Almeria dans le sud de l’Espagne du plus grand centre de recherche pour l’énergie solaire en Europe, à savoir la Plataforma Solar de Almeria.

Eaux résiduaires

Les chercheurs de la TU Delft vont également approfondir l’étude des eaux résiduaires. Ce programme doit aider les pays à développer une économie circulaire plus forte. Concrètement, les villes seront aidées s’agissant de récupérer ces eaux et de transformer les éléments constitutifs des déchets en matières premières. Pour l’urban-mining, quatre installations de démonstration seront notamment en place à Utrecht, Barcelone, Faro et Chypre. « L’évacuation des déchets sanitaires de la ville est l’une des fonctions les plus importantes », déclare Mark van Loosdrecht. « Normalement, on ne fait plus rien des résidus présents dans les eaux résiduaires. Ceux-ci sont peut-être déversés quelque part sur les terres. Ce qui est dommage, car les composés tirés des eaux résiduaires peuvent être lucratifs. Les polymères peuvent être utilisés pour des applications de haute qualité dans l’agriculture. On peut également les utiliser dans des matériaux neufs, comme des revêtements, des matières plastiques et certains types de peinture. Des eaux résiduaires, il est possible de tirer de l’azote, des phosphates et de la cellulose. Ces éléments peuvent être transformés en matériaux de construction, comme l’isolation. On peut mieux les réutiliser plutôt que de devoir abattre un nouvel arbre. »

La TU Delft va poursuivre l’application de techniques innovantes avec Wetsus, par exemple pour récupérer plus rapidement des phosphates sous la forme de vivianite. « Etant donné que la vivianite est paramagnétique, nous pouvons récupérer quatre fois plus de phosphate à partir de l’eau », indique Mark van Loosdrecht. « Pour cela, nous utilisons des aimants. Ceci est beaucoup plus efficace que la struvite. Nous voulons observer le système de manière intégrée et en tirer tout ce qui est possible. Si la technologie fonctionne, Aquafin peut aussi participer à cette démarche. » On étudie également la gomme Kaumera Nereda®, une matière première nouvelle obtenue à partir des boues usées. Cette matière première représente une solution de rechange durable aux matières premières chimiques et peut être utilisée comme revêtement intelligent des graines et des grains d’engrais, comme colle et comme liant et de nombreuses autres façons. Aux Pays-Bas, deux installations ont été construites qui sont les premières au monde à produire du kaumera. Cette innovation débouche sur 20 à 35 pour cent en moins de déchets boueux, des émissions de CO2 réduites et une économie d’énergie de 30 à 80 pour cent. « Dans ce projet, nous voulons non seulement récupérer du kaumera, mais aussi du phosphate dans une usine de matières premières intégrée », indique van Loosdrecht. Nous nous attendons à ce que les produits finis à valeur ajoutée (eau, produits chimiques de plateforme, énergie, nutriments et minéraux) stimulent le développement économique régional.

Les chercheurs examineront aussi l’effet des différences de température sur le processus d’épuration et en particulier, sur les boues d’épuration, la composition bactérienne et les polymères. Une installation pilote mobile sera construite, à savoir une espèce de conteneur embarquant différentes technologies, de manière à tester des différences de qualité éventuelles de diverses installations d’épuration européennes. « Nous voulons savoir si la température a une influence sur le type d’organisme obtenu », indique van Loosdrecht. « Dans l’Algarve et le reste du Portugal, les installations tournent à une température moyenne supérieure à 20 degrés. Ceci est en moyenne 10 degrés de plus que dans le nord, une grande différence pour les bactéries. » Dans l’intervalle, le projet a également suscité l’intérêt en dehors des limites de l’Europe, plus précisément en Inde. « L’industrie du sucre examinera comment l’on peut là-bas utiliser notre technologie pour épurer les eaux usées locales », indique Patricia Osseweijer.

La nouvelle technologie pour le traitement et le dessalement des eaux résiduaires et de l’eau de mer exige de nouvelles règles et prescriptions, ainsi que de nouveaux modèles économiques. Avec l’industrie, les administrations communales et les organisations régionales de l’eau, ce type de modèle politique et économique sera développé. Pour pouvoir commercialiser efficacement les matières premières obtenues, nous devons aussi surmonter certains obstacles. En effet, c’est un puzzle juridique plutôt compliqué que de mettre sur le marché les matières premières tirées des boues d’épuration. Le projet veut rechercher en attendant des solutions pour la législation et la réglementation contraires qui entravent le développement. On travaille donc à une nouvelle réglementation des déchets qui doit se raccorder à l’économie circulaire visée par la Commission européenne.

La coopération sera essentielle pour abaisser les coûts et augmenter l’efficacité et les avantages sociétaux. « Water-Mining n’est pas un concept qui a été développé en 24 heures », indique Dimitris Xevgenos de la TU Delft, lequel fait également partie de l’équipe de coordination. « Cela a été un processus de près de dix ans, qui a été exécuté avec des groupes d’étude qui apportent différentes expertises. Ces groupes font aujourd’hui partie du consortium de projet et sont impatients de contribuer à l’innovation systématique qui est nécessaire pour que la transition vers une économie circulaire puisse réellement avoir lieu. Je leur en suis reconnaissant et je suis également reconnaissant à la Commission européenne pour l’aide qu’elle nous a offerte depuis 2010 par le biais des programmes Horizon 2020 et LIFE. »

Par le biais de musées des sciences comme NEMO aux Pays-Bas et les Living Labs dans l’ensemble de l’Europe, ce projet invitera également le public à réfléchir à l’incidence sociétale et aux points de réflexion importants éventuels. Avec l’aide de la « réalité augmentée », le projet présentera la science derrière la technologie, l’empreinte écologique mesurée et l’incidence sociétale éventuelle. Water Mining veut être un exemple pour l’intégration sociétale d’innovations technologiques. « Nous avons l’intention d’organiser plus de 24 ateliers avec des spécialistes, des décideurs politiques, l’industrie, les communautés civiles et le public pour montrer les innovations et discuter leurs implications, comme l’empreinte écologique, les changements et les conséquences au niveau local », indique Patricia Osseweijer, professeure de Biotechnology and Society à la TU Delft et coordinatrice du projet. Nous utilisons leurs apports pour améliorer les innovations et leur mise en oeuvre dans la société. Je suis réellement impatiente de voir ce processus à l’oeuvre. »

« Grâce à toute une série de techniques, nous allons rendre l’eau de mer salée potable de manière économe et efficace sur le plan énergétique et l’utiliser pour l’irrigation et l’industrie. »

« Water-Mining n’est pas un concept qui a été développé en 24 heures »

« L’eau de saumure est souvent repompée vers la mer, avec de hautes concentrations en sel qui perturbent l’écosystème »