Traitement des eaux usées par une association microalgues-bactéries dans les zones rurales méditerranéennes

Projet ERANETMED2 72-300 “WABA” – WP 5.
Auteurs : Pr Jean-Louis Rastoin, Kelly Robin, Morgane Hervé-Gangloff, Nasser Rebaï

Préambule

À la suite de son étude parue en 2016 sur le secteur des microalgues en Méditerranée, l’IPEMED a rejoint un consortium composé du Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA, France), de l’Université de Cordoue (Espagne) et de la fondation MAScIR (Maroc), pour la réalisation d’un projet de recherche ERANETMED de l’Union européenne destiné à étudier la possibilité d’utiliser des souches spécifiques de microalgues et bactéries pour la bio-dépollution des eaux usées en milieu rural et l ́utilisation de la biomasse obtenue pour la production de biofertilisants et de biostimulants (projet WABA).

Le WP 5 pris en charge par IPEMED a été conduit en 2018 et 2019 successivement par Kelly Robin, Morgane Hervé-Gangloff et Nasser Rebaï, chefs de projet à IPEMED, avec la collaboration du Pr Jean-Louis Rastoin, Montpellier SupAgro, expert associé IPEMED. Le WP 5 se matérialise par 3 rapports :

1/ Le contexte socio-économique et environnemental de l’assainissement des eaux usées dans les zones rurales des pays méditerranéens

2/ Évaluation du potentiel des STations d’ÉPuration des eaux usées (STEP) avec microalgues par des experts internationaux

3/ Étude de cas sur la STEP de Combaillaux (Région Occitanie, France)

IPEMED tient à remercier bien vivement les nombreux spécialistes, scientifiques et responsables des secteurs public et privé qui ont bien voulu contribuer à ce projet de recherche.

La désormais incontournable transition socio-écologique va nécessiter de profondes innovations dans nos modèles de production et de consommation, particulièrement dans les filières agricoles et alimentaires du monde méditerranéen, et donc impacter fortement les espaces ruraux. Les microalgues devraient constituer dans cette perspective un élément important de la nouvelle bioéconomie circulaire à mettre en place.

Jean-Louis Guigou, Président du Comité stratégique

 

Synthèse

Rapport 1 – Les pays méditerranéens, notamment ceux de la rive sud, doivent faire face aux changements globaux contemporains (réchauffement climatique, croissance urbaine) et construire des systèmes alimentaires durables. Ainsi, la gestion des ressources hydriques représente pour eux un défi majeur à relever, et le traitement des eaux usées un objectif stratégique pour y parvenir. Dans ce contexte, le développement de STations d’Épuration des eaux usées (STEP) avec microalgues pourrait être une voie à suivre. En effet, de multiples études dans les champs de l’ingénierie et de la biologie soulignent le potentiel innovant des microalgues pour le traitement des eaux usées. Toutefois, le manque de connaissance sur le potentiel économique de cette technologie ne permet pas de l’affirmer définitivement. La réalisation de projets de recherche portant spécifiquement sur le potentiel économique des STEP avec microalgues devrait donc constituer, à l’avenir, une priorité pour les pays méditerranéens.

Rapport 2 – Ce rapport cherche à évaluer dans quelle mesure le développement de STations d’ÉPuration des eaux usées (STEP) avec microalgues permettrait aux pays méditerranéens, qui doivent faire face aux changements globaux contemporains (réchauffement climatique, croissance urbaine), de mettre en place des systèmes innovants de gestion durable de leurs ressources hydriques. Pour cela, l’IPEMED a mené une enquête de type qualitatif auprès de 19 experts internationaux spécialistes du traitement des eaux usées. La grande variété des origines géographiques des experts a permis de diversifier les points de vue et de disposer d’éléments d’analyse plus complets sur le potentiel réel du développement de STEP avec microalgues dans des pays aux réalités environnementales et aux niveaux d’équipement très différents. D’un point de vue général, les avis des experts internationaux s’accordent sur le fait que l’usage des microalgues pour le traitement des eaux usées présente certains avantages, notamment sur le plan environnemental. Toutefois, leurs avis mettent également en évidence que le développement de STEP avec microalgues se heurte à différents problèmes. Il est séduisant, en effet, de penser à cette technologie « verte » pour favoriser la transition écologique du traitement des eaux usées et, au-delà, celle des sociétés contemporaines, notamment en Méditerranée. Cependant, les experts sont en attente d’une évaluation des performances techniques et socio-économiques par une expérimentation à plus grande échelle de la technologie de dépollution à base de microalgues.

Étude de cas – La STEP de Combaillaux, située en France en zone de piémont méditerranéen, a été installée en 2004, en utilisant la technologie de filtration des eaux usées par un substrat d’écorces végétales contenant des vers de terre (lombrics Eisenia andrei). Elle est dimensionnée pour 2 200 habitants. Les études comparatives menées avec les autres procédés d’épuration montrent une grande efficacité de traitement de ce procédé pour un coût d’investissement et de fonctionnement sensiblement inférieur. Son caractère innovant et la rigidité des réglementations limitent son extension, ce qui suggère une autre approche pour les microalgues. Notamment en concevant un programme spécifique pour les zones rurales encourageant des STEP de petites dimensions favorisant la proximité.

LES AUTEURS

Professeur Jean-Louis Rastoin, Kelly Robin, Morgane Hervé-Gangloff et Nasser Rebaï

SOMMAIRE

  • RAPPORT I – Le contexte socio-économique et environnemental de l’assainissement des eaux usées dans les zones rurales des pays méditerranéens – pp. 4 à 10
  • Annexes pp. 11 à 19
  • RAPPORT II – Évaluation du potentiel des STations d’ÉPuration des eaux usées (STEP) avec microalgues par des experts internationaux – p.21
  • 1. Le traitement des eaux usées en Méditerranée : cadre, problématiques, perspectives – p. 21
  • 2. Mobiliser les connaissances d’experts internationaux pour évaluer le potentiel des STEP en milieu rural – p. 23
  • 3. L’œil des experts : avantages et limites du développement des STEP avec microalgues en milieu rural – p. 25
  • 3.1.1. Des écarts d’équipement entre pays à la fois prévisibles et inattendus – p. 25
  • 3.1.2. Variabilité des niveaux de diversification des modes de traitement des eaux usées dans les zones rurales – p. 27
  • 3.1.3. Développement limité de la technologie par microalgues au niveau international – p. 28
  • 3.2. Impacts économiques, sociaux et environnementaux du développement de STEP avec microalgues – p.30
  • 3.2.1 Quel potentiel de développement des STEP avec microalgues p. 30
  • 3.2.2. Les microalgues et la production de matière fertilisante et de coproduits :
    avantages et limites – p. 33
  • Conclusion. Un développement encore limité, des avis partagés à leur sujet :
    les STEP avec microalgues – p. 36
  • Références bibliographiques – p. 39
  • Annexes – p. 41
  • ÉTUDE DE CAS : STEP de Combaillaux (Hérault, France) – pp. 59 à 68 (fin)
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