Réutiliser les eaux usées traitées, ça s’expérimente !

Les stations de traitement des eaux usées (STEU) vont devoir s’adapter à la réglementation, améliorer leur bilan énergétique et leurs performances écologiques. Éclairage de Sylvie Gillot, spécialiste du traitement biologique des eaux usées, directrice de recherche à l’unité Réduire, valoriser, réutiliser les ressources des eaux résiduaires (REVERSAAL) d’INRAE.

Comment évolue la réglementation pour les STEU ? 

La réglementation européenne est devenue plus exigeante en 2024. Elle prévoit notamment pour les STEU de plus de 150 000 équivalents-habitants (EH) de revoir les seuils de concentration en azote et en phosphore ¹, une obligation de traitements quaternaires pour dégrader les micropolluants (filtre sur charbon actif ou ozonation) avec le suivi d’au minimum 6 micropolluants sur une liste de 12. Elle prévoit également la neutralité énergétique au niveau national pour les STEU à partir de 10 000 EH d’ici 2045. Les STEU devront donc être à la fois plus performantes et consommer moins d’énergie : un défi de taille que de concilier ces deux objectifs ! En effet, renforcer les traitements est énergivore. Un audit énergétique détaillé obligatoire permettra d’équilibrer les différents postes pour atteindre la neutralité énergétique suivant les caractéristiques de chaque STEU (aération des boues, pompage, séchage des boues à éliminer, etc.). Notre équipe a développé un outil de pré-diagnostic énergétique, Énergie STEP, qui compte plus de 300 utilisateurs (collectivités, bureaux d’études…).
_{1. Celui de l’azote en sortie de STEU passe de 10 à 8 mg/L, celui du phosphore passe de 1 à 0,5 mg/L.}

Quelles sont les principales innovations ?

La station d’épuration de demain devra également valoriser les ressources contenues dans les eaux résiduaires, selon les principes de l’économie circulaire : matière organique, nutriments, métaux et, bien sûr, l’eau elle-même, via la réutilisation des eaux usées traitées (REUT). Par exemple, on travaille des procédés permettant de valoriser la matière organique des boues en optimisant leur transformation en biométhane, source d’énergie. Pour améliorer encore le bilan énergétique, on étudie également un type de bactéries particulières qui dégradent l’azote en consommant moins d’oxygène. La surveillance du devenir des molécules devra bénéficier des innovations numériques. La modélisation peut permettre de simuler le devenir de nouvelles molécules à surveiller telles que les micropolluants. L’intégration de l’ensemble de ces paramètres permettra de modéliser la STEU de demain, ou même d’après-demain, sous forme d’un jumeau numérique pour tester des scénarios d’optimisation en temps réel.

… Et pour après-demain ?

Toujours pour mieux valoriser les ressources des eaux usées, des procédés de pointe sont à l’étude. Par exemple, les procédés bioélectro-chimiques couplent des microbes avec des circuits électriques pour produire à partir de biodéchets des molécules d’intérêt pour la chimie verte ou les biocarburants. Une innovation majeure consisterait également à trier les eaux en amont de la STEU : on pourrait ainsi traiter séparément l’urine, qui apporte 80 % de l’azote à éliminer, tout en produisant un fertilisant liquide. On pourrait de même récupérer le phosphore des fèces sans le diluer. Enfin, la séparation des réseaux d’eaux pluviales et d’eaux domestiques est en cours dans de nombreuses collectivités, comme la métropole de Lyon. Elle constitue un véritable défi en matière de travaux et de coûts d’investissement, mais s’avère nécessaire pour éviter de sur-dimensionner les STEU, comme c’est le cas aujourd’hui pour absorber les afflux d’eaux (usées et pluviales) lors de fortes pluies, un fonctionnement coûteux sur le plan énergétique et qui pénalise le traitement.