Alors que 80 % des eaux usées produites dans le monde sont rejetées sans traitement adéquat, le recyclage des eaux usées est une priorité pour lutter contre les pollutions qu’elles génèrent tout en exploitant leur potentiel largement sous utilisé.

Eaux usées : de quoi parle t-on ?

Les eaux usées font référence à toutes les eaux souillées directement ou indirectement par l’activité humaine, dans le cadre d’un usage familial ou socio-économique (industriel, artisanal, agricole, services publics…) et aussi par suite de l’écoulement des eaux pluviales bâtiments et sur des voies de circulation. En pratique les eaux usées sont constituées d’un au plusieurs effluents qu’ils soient domestiques : eaux noires (excréments, urines et boues fécales) et d’eaux grises (eaux usées de toilette ou de cuisine et de bain, qu’ils soient produits par des organisations tels que les établissement industriels et commerciaux, les hôpitaux, ou qu’il résulte du ruissellement en provenance des toitures et de la voirie (notamment en milieu urbain), et d’exploitations agricoles, horticoles, et aquacoles.

Un peu d’histoire

L’évacuation et ma réutilisations des eaux usées domestiques sont pratiquées depuis la sédentarisation des populations comme en témoignent de nombreux sites archéologiques situés en Mésopotamien, dans la vallée de l’Indus, en Crète, en Iran, en Chine, au Pérou.

Le drainage conjoint des eaux issues de fosses d’aisances et des eaux de pluie apparaît à Rome au 6ème siècle avant notre ère. Le premier réseau d’égouts souterrain est aménagé à Londres lors de la reconstruction de la ville suite à l’incendie de 1666. Il servira de modèle au réseaux de drainage des eaux usées dont se doteront les métropoles puis les villes occidentales au 19èmesiècle.

L’épuration biologique des eaux usées par décomposition des boues est mise au point au début du 20ème siècle ce qui permettra le de développement des station d’épuration et les réseaux d’assainissement collectifs.

Le flot des eaux usées ne cesse de grossir

En cent ans, les prélèvements d’eau douce dans le monde ont augmenté de 500 % et ils continuent de croître régulièrement de 1 % par an depuis les années 1980 (AQUASTAT). Cette augmentation, qui résulte de la croissance démographique et de l’évolution des modes de vie, a entraîné l’augmentation du rejet dans les même proportions et l’on estime qu’il en est généré près 800 milliards de m³ par an dont 380 milliards de m³/an d’eaux usées municipales* dont le volume pourrait progresser de 24 % en 2030 et de 51 % en 2050.

*Dans le langage courant on appelle « eaux usées municipales » le mélange d’eaux usées de toute nature qui affluent vers un système collectif d’égouts ou/et de traitement des eaux

La composition des eaux usées est très variable

Elles peuvent contenir une grande diversité de contaminants et autres polluants , chimiques, physiques et biologiques, notamment des matières organiques biodégradables (excréments, débris végétaux…), de particules solides inorganiques (sable, poussières, …) des métaux lourds (cadmium, nickel, cobalt…), des métalloïdes (bore, silicium,…), des sels (phosphates et nitrates principalement), des polluants organiques (urée, produits cosmétiques, médicaments (en particulier des antibiotiques dont la dissémination est, en partie, responsable de la résistance aux antimicrobiens) , produits phytosanitaires, des résidus d’hydrocarbures, des microplastiques, des émulsions (peintures, colorants,…), des micro-organismes pathogènes (bactéries, virus, parasites).

Actuellement le rejet d’eaux usées partiellement traitées ou non traitées dans l’environnement est une pratique courante, en particulier dans les pays à faible revenu. D’après l’estimation de l’ONU-Eau cela représente 80% des rejets en moyenne mondiale avec de fortes disparités selon les pays : les pays à revenu élevé traitent environ 70 % de leurs eaux usées, tandis que ce taux est 38 % dans les pays à revenu intermédiaire supérieur et 28 % dans les pays à revenu intermédiaire inférieur. Dans les pays à faible revenu, la proportion d’eaux usées traitée tombe à 8 %.

Le rejet en milieu naturel d’eaux usées mal ou pas épurées a de nombreux effets négatifs sur l’environnement, la santé humaine et l’économie dont les plus importants sont :

• la prolifération d’algues dans les cours d’eau et dans et le long des côtes entraînant une réduction de la transparence de l’eau et d’une diminution de sa concentration en oxygène, ce qui déséquilibre les écosystèmes aquatiques et/ou marins au point de tuer la flore et la faune qui les composent.

• la contamination de l’eau et de l’habitat des espèces aquatique qui compromettant leur développement (certains produits chimiques comme les perturbateurs endocriniens provoquent des anomalies de leur reproduction)

• les variations prolongé de température à proximité des zones/points de rejet qui affecte la composition quantitative et qualitative des écosystèmes

• la dégradation de sols irrigués par des d’eaux usées non traitées et/ou contamination des productions agricoles impactant leur qualité sanitaire.

• l’impact climatique : par leur production des gaz à effet de serre puissants tels que le méthane et l’oxyde d’azote, les eaux usées sont responsables d’environ 1,6 % de toutes émissions planétaires.

• la dissémination d’agents pathogènes présents dans les eaux usées, qui peuvent provoquer des maladies chez les humains et les animaux. D’après l’OCDE plus de 4 000 enfants de moins de 5 ans meurent chaque jour de diarrhées liées à l’insuffisance ou l’absence de traitement des eaux usées par le manque d’hygiène qui en résulte.

• l’incidence économique : dans un rapport publié en 2021 la banque mondiale estime que dans les pays où le traitement insuffisant des eaux usées cela peut réduire la croissance de leur PIB d’un tiers.

Traitement des eaux usées

Il consiste à débarrasser l’eau usée des déchets en suspension ou dissous qu’elles contient, avant de la restituer au milieu naturel (ou à la réutiliser, voir plus loin).

On distingue l’assainissement collectif qui se fait dans des stations d’épuration et l’assainissement individuel qui se fait au moyen d’une « fosse toutes eaux » qui se déverse ensuite dans un réseau d’épandage ou, plus rarement par phytoépuration ou lagunage.

Transformer le problème en solutions

En quelques décennies la surconsommation, la pollution et le traitement insuffisant de l’eau utilisée dans le monde ont conduit à une crise mondiale de l’eau aggravée par le dérèglement climatique, la croissance démographique et l’augmentation des populations urbaines. En chiffres le problème peut être posé ainsi : deux milliards de terriens n’ont pas accès à l’eau potable et près de la moitié de la population mondiale subit des pénuries d’eau pendant au moins un mois par an.

Les volumes d’eaux usées ne cessent d’augmenter et, malgré certains progrès en matière de traitement et de réutilisation au cours des dernières années, les eaux usées non traitées représente un véritable défi pour l’humanité d’autant que 80 % des eaux usées mondiales se retrouvent encore dans l’environnement sans traitement adéquat et qu’il n’y a que 11% des eaux usées traitées qui sont réutilisées (en France c’est moins de 1%).

La gestion durable de l’eau est donc essentielle et doit inclure l’optimisation des prélèvements et la montée en puissance du traitement et du recyclage après utilisation..

Actions en amont

1/ En réduisant la production des eaux usées en diminuant la consommation d’eau ce qui, mécaniquement, facilite la collecte, réutilisation des effluents après traitement . Cela permet aussi d’abaisser la consommation énergétiques et les coûts de collecte et de traitement.d’une part et de minimiser les risques de pollutions et leurs effets sanitaires et environnementaux.

2/ En réduisant les pollutions. La prévention des contaminations lors de l’utilisation de l’eau par des produits chimiques, des microplastiques, des particules métalliques ou organique, des fibres textiles, des nanoparticules, etc.

Ces actions en amont reposent autant sur une prise de conscience des usagers de l’eau que sur l’évolution du cadre réglementaire et son corollaire économique (basé, par exemple, sur la principe pollueur = payeur)

Actions en aval

En investissant dans des système de collecte et de recyclage des eaux usées permettant la réutilisation de ce qu’elle contiennent, à commencer par l’eau qui représente 99 % de leur masse. L’inventaire, non exhaustif de ce qui est récupérable dans les eaux usées présenté ci-dessous montre qu’en plus de protéger l’environnement, leur recyclage a une valeur économique significative. Dit autrement les aux usées ne sont pas un échet mais une une ressource telle que nous ne pouvons pas nous permettre de la gaspiller.

Réutilisation de l’eau

Après traitement, les eaux usées peuvent être valorisées de différentes façons dont les plus courantes sont

• l’irrigation agricole : beaucoup moins chère que le prélèvement d’eau potable, la réutilisation des eaux usées traitées pour irriguer les cultures représente une réduction des coûts et permet de réduire le pompage des nappes phréatiques. Avec les eaux usées produites actuellement peut irriguer 42 millions d’hectares, soit 14 % des terres agricoles irriguées de la planète ;

• l’utilisation par les collectivités pour le nettoyage des espaces publics, l’arrosage des espaces verts et de certains terrains de sport, la lutte contre les incendies, la régulation des cours d’eau ;

• les applications industrielles dans des tours de refroidissement, pour le lavage et/ou le rinçage des équipement.

Plusieurs pays, états ou grandes métropoles (Australie, Chypre, Danemark, Espagne, Floride, Israël, Jordanie, Malte, Mexique, Sénégal…) répondent à une part significative (10 à 60%) leur demande en eau par la réutilisation des eaux usées épurées.

• la production d’eau potable , à condition que l’eau traitée ait une qualité sanitaire suffisante elle peut servir

- à recharger les aquifères directement (injection) ou indirectement (infiltration)

- à prévenir l’intrusion d’eau de mer dans les eaux souterraines ou d’eau polluée (e.g. filtration

- à recharger de réservoirs de surface.

Parmi les pays ou métropoles qui ont franchi le pas du recyclage des eaux usées en eau potable on peut citer la Californie, la Namibie, Singapour).

Tous usages confondus, le potentiel – quasi inexploité – de réutilisation des eaux usées est d’environ 300 milliards de mètres cubes par an, soit 10 fois la capacité mondiale actuelle de dessalement .

Production d’énergie

Les eaux usées peuvent produite près de cinq fois la quantité d’énergie nécessaire à leur traitement. Cette énergie peut provenir

- de la différence de température de ces effluent avec l’air ambiant utilisable dans un réseau de chaleur à proximité de leur lieu de collectent,

- de la production de biogaz par méthanisation des boues produites par le traitement des eaux usées.

Au total la valorisation énergétiques des de toutes les eaux usées peut fournir de l’électricité à environ un demi-milliard de personnes par an.

Récupération de l’azote du phosphore et de la potasse

La présence de ces nutriments dans les eaux usées résulte principalement de l’utilisation des fertilisants agricoles et horticoles. Depuis un dizaine d’année des procédés innovants ont été développés pour les extraire des eaux usées et les transformer en matières destinées à l’industrie chimique ou au secteur agricole (où la réutilisation de l’azote, du phosphore et du potassium contenus dans les eaux usées permettrait également de réduire la dépendance à l’égard des engrais synthétiques à hauteur de 13% de la demande mondiale.

Eaux usées : un gisement sous estimé

Il apparaît clairement que le traitement des eaux usées n’a que des avantages que ce soit en matière de santé publique, de préservation de l’environnement ou d’activités socio-économiques : selon un rapport de l’UNESCO publié en 2017, pour chaque dollar dépensé en assainissement, le retour estimé pour la société est de 5,5 dollars.

En conclusion

Alors que la demande mondiale d’eau douce ne cesse d’augmenter avec une perspective de limitation voire de diminution des ressources à cause de la surconsommation, les pollutions et le dérèglement climatique, nous ne pouvons plus nous permettre de gâcher les atouts d’un recyclage des eaux usées partout dans le monde.

Il est temps de se débarrasser notre perception des eaux usées comme une cause de pollution malodorante et dangereuse, mal gérée, ayant de graves impacts négatifs sur l’environnement et la santé humaine. En réalité c’est une ressource qui, bien gérée et correctement valorisée, possède un énorme potentiel en tant que source d’eau propre, d’énergie, et e nutriments pouvant contribuer à fournir des solutions durables pour faire face à l’aggravation des crises environnementales et sociétales, dont beaucoup sont dues à des pénuries d’eau qui contribuent à l’insécurité alimentaire et portent atteinte aux écosystèmes.

Xavier Drouet

 Que deviennent les eaux usées ? Un déchet ou une ressource ? - Hommes et Sciences

Photo : © diamond geezer – Flickr