De l’engrais vert à partir des eaux usées domestiques
Le traitement conventionnel des eaux usées domestiques est basé sur un concept obsolète «end of pipe» (en fin de processus). Différents flux d’eaux usées sont mélangés et transportés dans plusieurs kilomètres d’égouts jusqu’à une station d’épuration centralisée. Là, seule une fraction des nutriments et des ressources dilués peut être récupérée tandis qu’une quantité importante d’eau propre est gaspillée durant le transport.
Technologies innovantes pour le traitement des eaux usées
Le projet RUN4LIFE financé par l’UE a proposé une nouvelle approche de récupération efficace des ressources (eau, énergie et nutriments) à la source, dans des stations d’épuration décentralisées. «L’idée était de séparer à la source les flux d’eaux usées en eaux noires, eaux usées de cuisine et eaux grises et d’augmenter les taux de récupération et de réutilisation pour chaque flux», explique Frank Rogalla, coordinateur du projet. Les partenaires du projet ont développé une série de technologies innovantes, notamment un système de toilettes à aspiration à très faible débit de chasse qui réduit de moitié la consommation d’eau de la chasse par rapport aux modèles existants. Ce système réduit le volume des eaux usées, qui sont ensuite digérées par des microbes anaérobies hyperthermophiles qui se développent dans des conditions chaudes et sans oxygène. Le résultat final est un engrais sûr issu d’un traitement en une seule étape. L’incorporation d’un système bioélectrochimique concentre l’ammoniac et produit un engrais liquide à base de nitrate d’ammonium. RUN4LIFE a également combiné des procédés conventionnels déjà utilisés dans les processus centralisés, notamment la récupération du phosphore, le traitement anaérobie, mais également des bioréacteurs à membrane aérobies et anaérobies. Ces derniers récupèrent l’énergie de l’eau noire sous forme de biogaz et produisent une eau de haute qualité exempte de pathogènes.
Mise en œuvre des systèmes de traitement RUN4LIFE
RUN4LIFE, les technologies ont été déployées dans des sites de démonstration décentralisés à grande échelle dans quatre villes d’Europe (Gand en Belgique, Vigo en Espagne, Sneek aux Pays-Bas et Helsingborg en Suède). Chaque site se distinguait par sa propre combinaison de différents flux de déchets, de traitements innovants et de technologies de récupération, adaptés aux caractéristiques des eaux usées, aux exigences réglementaires locales et aux besoins locaux des ressources récupérées. «Le système RUN4LIFE a permis de séparer les eaux usées domestiques de plus de 470 appartements, infrastructures publiques et immeubles de bureaux», souligne Nicolás Morales-Pereira, coordinateur technique du projet. Les sites d’Helsingborg, de Gand et de Vigo ont produit un engrais phosphoré à libération lente, adapté à l’usage agricole, par un processus de précipitation de struvite. À Helsingborg, la combinaison avec du sulfate d’ammonium a généré des granulés NPK, un engrais sur mesure dont les propriétés sont appréciables en raison de sa teneur en matières organiques et en nutriments. En outre, Sneek et Vigo ont respectivement utilisé des digesteurs anaérobies hyperthermophiles et des bioréacteurs anaérobies à membrane pour générer un flux liquide riche en nutriments adapté à des applications de fertirrigation. La valeur fertilisante des produits obtenus a été démontrée dans des expériences en pot et en pleine terre.
Perspectives du traitement décentralisé RUN4LIFE des eaux usées
Globalement, RUN4LIFE a démontré la viabilité d’un processus alternatif de traitement des eaux usées basé sur des installations décentralisées et la ségrégation des flux. L’approche proposée maximise la récupération des ressources et favorise l’économie circulaire. Les partenaires du projet ont réalisé des analyses du cycle de vie afin de vérifier le potentiel d’innovation, la durabilité et les avantages environnementaux des différentes technologies et configurations RUN4LIFE. À titre d’exemple, le site de démonstration de Gand a présenté une diminution de 26 % par rapport aux systèmes conventionnels de l’impact environnemental pendant la récupération des nutriments et la production d’engrais. De nombreux produits RUN4LIFE sont commercialisables, tandis que des analyses de rentabilité ont été conçues pour chaque site de démonstration avec la possibilité d’être mises en œuvre ailleurs. De plus, certaines technologies du projet seront utilisées dans les projets REWAISE et VIVALDI, financés par l’UE.
Mots‑clés
RUN4LIFE, engrais, eaux usées domestiques, traitement décentralisé des eaux usées, bioréacteur, struvite