Zones humides au service de l’épuration de l’eau : la nature aide, mais pas toute seule
Les rivières de Flandre souffrent d’un problème récurrent d’eutrophisation (excès de nutriments). Bien que les teneurs en azote et en phosphore aient baissé durant les 20 dernières années, moins de 40 % des points de surveillance respectent la norme pour l’azote et moins de 10 % celle pour le phosphore. Cela rend fort difficile le respect de la directive-cadre européenne sur l’eau.
Les marais filtrants – systèmes conçus par l’homme pour renforcer la capacité d’autoépuration de l’eau – peuvent offrir un levier d’action. « Ce sont essentiellement des répliques des zones humides naturelles, mais optimisées pour l’épuration de l’eau », explique le professeur Diederik Rousseau (Université de Gand), expert en technologies durables pour l’épuration de l’eau.
Plus d’épuration avec moins de surface
La grande différence avec les zones humides naturelles réside selon Rousseau dans l’optimisation. « L’ingénieur peut ajuster la longueur, la largeur, la profondeur, les débits et les espèces végétales, et ainsi obtenir une épuration parfois plus poussée que dans une zone humide naturelle, et ce sur une surface plus réduite. »
C’est un grand avantage dans les régions densément peuplées comme la Flandre ou les Pays-Bas. De plus, les marais remplissent encore d’autres fonctions : stockage de l’eau, refroidissement, rétention des particules fines et habitat pour les plantes et les animaux. « Ce n’est pas une nature vierge, mais c’est quand même la nature. Et un aménagement intelligent peut même y ajouter une fonction récréative. »
Autre atout : le marais filtrant s’intègre mieux au paysage qu’une station technique classique. « Une roselière a un aspect très différent de celui d’un ouvrage en béton », explique Rousseau. « Et on peut les placer sur des terrains impropres à l’agriculture ou à la création d’espaces verts classiques. »
Différents types, différents choix
En pratique, il existe différents types de marais filtrants. Dans les marais à écoulement horizontal de surface, l’eau circule au-dessus du sol, comme dans un étang ou une roselière. Une variante récente sont les marais flottants, dans lesquels des îlots végétalisés suivent les fluctuations du niveau de l’eau.
Les autres types sont les marais à écoulement horizontal souterrain, où l’eau circule en profondeur dans un lit de gravier ou de pouzzolane, et les marais à écoulement vertical, où l’eau percole dans une couche de sable.
Chaque type a ses avantages et inconvénients. « Les systèmes souterrains sont généralement plus efficaces pour l’épuration, mais peuvent se colmater et requièrent plus d’espace », explique Rousseau. « Les systèmes de surface sont plus robustes et esthétiques, mais un peu moins efficaces. Ils sont souvent l’option la plus réaliste pour les eaux de surface peu concentrées à débit élevé. »
Mécanisme d’épuration
L’efficacité des marais filtrants repose sur l’interaction entre plantes, microbes et sol. La végétation dense retient les particules solides, les racines oxygènent le système et absorbent les nutriments et les métaux, tandis que les microbes dégradent les polluants via des processus comme la nitrification et la dénitrification.
Mais Rousseau met en garde contre la surestimation de certains processus. « La fauche est souvent considérée comme un moyen d’exporter les nutriments, mais en réalité elle n’élimine souvent que 5 à 15 % de l’azote et du phosphore. L’épuration est réalisée principalement par les microbes et la sédimentation. » Le sol joue aussi un rôle clé, surtout via l’adsorption du phosphore. Mais la capacité d’adsorption n’est pas infinie : « Après quelques années, le filtre peut se saturer, et le processus s’arrête. »
Pas de solution miracle
Des études internationales indiquent qu’en moyenne les marais filtrants éliminent environ 50 % de l’azote et du phosphore. « Ce n’est donc pas un procédé miracle », affirme Rousseau. « Mais en termes paysagers, ils peuvent en effet faire une différence. »
Un point crucial pour la conception concerne la surface requise. Les recommandations vont de 1 à 7 % du bassin versant. « Cela peut paraître abstrait, mais on arrive vite à des dizaines d’hectares », explique Rousseau. De plus, les performances dépendent beaucoup du débit, des concentrations, de la température et de l’efficacité hydraulique. « Les courts-circuits et les zones mortes sont synonymes de mauvaises performances. »
Besoins en entretien
Bien que les marais filtrants soient souvent présentés comme nécessitant peu d’entretien, Maarten Goegebeur, de la VMM, souligne que l’entretien est essentiel. La fauche, le curage et l’accessibilité doivent être pris en compte dès la conception. « Un procédé naturel ne signifie pas que la nature résout tout toute seule », conclut Rousseau. « Il faut un suivi, des connaissances et un pilotage. » On note un intérêt croissant et une bonne acceptation sociétale. Mais quiconque envisage un marais filtrant comme solution d’épuration de l’eau doit le faire avec réalisme : non pas comme solution miracle, mais comme composant d’une approche plus globale.
Importance économique
Dimmie Hendriks, de l’institut néerlandais de recherche Deltares, a présenté ses travaux détaillés sur les marais. Elle a souligné leur intérêt pour atténuer l’impact des inondations et des sécheresses (effet éponge) en Flandre aux Pays-Bas. Elle a aussi noté que les zones humides en Europe sont menacées par l’agriculture, la pollution et le changement climatique, avec des effets socio-économiques négatifs à la clé : hausse des émissions de CO2 et dégâts causés par l’affaissement des sols, la sécheresse et les inondations. Elle a insisté sur l’importance de restaurer les zones humides pour améliorer la disponibilité et la qualité de l’eau et pour protéger la biodiversité.
Exemples intéressants
Plusieurs cas intéressants ont été présentés durant la journée. Le projet Ringbeek à Oostkamp, présenté par Maarten Goegebeur, ingénieur régional à l’Agence flamande de l’environnement (VMM), montre que la pratique peut valider la théorie. Dans le cadre du projet européen Aquatuur, une roselière combinée à une filtration sur sable ferrugineux a été installée à Oostkamp pour absorber les pics de pollution.
Un lit de roseaux de 8 500 mètres carrés capture les sédiments et peut stocker jusqu’à 5 000 mètres cubes d’eau. Il est associé un filtre de déphosphatation à base de sable ferrugineux, capable d’éliminer jusqu’à 99 % des phosphates dans un essai de laboratoire.
« Les pics de pollution surviennent surtout durant les pluies intenses de l’été », explique Goegebeur. « Des capteurs mesurent en continu l’oxygène, le pH et d’autres paramètres. Lorsque la qualité de l’eau se dégrade fortement, nous l’envoyons dans le système. »
Le coût total du projet s’élève à 430 000 EUR (356 000 EUR hors TVA), couvrant principalement les travaux de terrassement. « Le matériau lui-même, comme le sable ferrugineux, est relativement bon marché par rapport au gain de qualité de l’eau. »
D’autres cas ont été présentés, notamment le Living Lab Herk & Mombeek par Jan Vanvelk (coordinateur du bassin du Démer) et Bram Vandemoortel (Architecture Workroom Brussels). Ils ont réalisé un projet concret et expérimental de transition paysagère et gestion hydraulique résistante au climat dans les cours supérieurs de la Herck et du Mombeek, sous-bassins du Démer en Hesbaye (Belgique).
De nombreux exemples des Pays-Bas ont également été documentés. Frank van Lamoen (province du Brabant-Septentrional) a présenté une impressionnante réalisation dans sa province, tandis que Mark Scheepens, du Service des eaux du Dommel, a présenté plusieurs grands projets de zones humides dans le bassin du Dommel dont le but est de stocker l’eau lors des pics de précipitations et de ralentir son évacuation pour remonter les nappes. « Cela permet d’éviter l’assèchement des ruisseaux et d’améliorer la qualité écologique. »
Dans l’après-midi, différents ateliers ont réuni des petits groupes d’experts et de personnes intéressées pour aborder des sujets spécifiques comme le financement, l’entretien et les filtres d’adsorption des phosphates. Le rapprochement des participants a favorisé des échanges enrichissants et le partage d’expériences pertinentes.
Par Matthias Vanheerentals
