Utiliser moins d’eau tout en produisant de l’énergie et des engrais

Utiliser moins d’eau tout en produisant de l’énergie et des engrais

Utiliser moins d’eau tout en produisant de l’énergie et des engrais 1600 1065 Sébastien BAGES

L’eau est une ressource précieuse. Les nouvelles technologies font en sorte qu’il devienne plus facile de manipuler l’eau potable d’une manière responsable et efficace, tout en purifiant les eaux usées et même récupérer le biogaz et l’engrais produits.


Avoir de l’eau potable et des systèmes d’assainissement de base fait partie des droits humains fondamentaux. Pourtant, près de 780 millions de la population mondiale n’ont toujours pas accès à l’eau potable et quelque 2,6 milliards de personnes vivent sans installations sanitaires.

L’eau est aussi un facteur économique important : aujourd’hui, l’agriculture et les entreprises de fabrication utilisent déjà près des 4/5 de cette denrée précieuse. Et la demande en eau continue d’augmenter. L’Organisation de Coopération et de Développement Économiques (OCDE) s’attend à ce que d’ici à 2050, la consommation mondiale de l’eau aura augmenté de plus de 50%. Quelque 40% de la population mondiale vivra alors dans des régions avec des pénuries d’eau extrêmes, soit 2,3 milliards de personnes de plus qu’aujourd’hui.

Nous avons, à ce jour, gaspillé beaucoup de cette précieuse ressource. En Allemagne, chaque individu consomme environ 120 litres d’eau par jour – ils en boivent seulement trois. Un autre tiers est jeté dans les toilettes. Mais dans certaines régions du monde, l’eau potable est beaucoup trop précieuse pour être gaspillée dans le transport des excréments. Les nouvelles technologies nous permettent de réduire considérablement cette consommation, de purifier les eaux usées de manière efficace et même de récupérer les biogaz et les engrais. Les chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour l’Ingénierie et la Biotechnologie Interfaciale (IGB), et celui du Système de Recherche et d’Innovation (ISI) ont développé des solutions dans le cadre du projet DEUS (Decentral Urban Water Infrastructure Systems – Système d’infrastructure des eaux urbaines décentralisées).

 

Traitement de l’eau de pluie

Toute l’eau n’a pas besoin d’être potable – pour arroser le jardin ou dans le réservoir de la chasse d’eau, par exemple. L’utilisation de l’eau de pluie et de l’eau traitée pour les besoins personnels est payante, en particulier dans les régions arides. Les scientifiques ont donc développé une installation moderne du traitement de l’eau dans cet objectif. Elle produit une eau exempte de germes, conforme aux exigences de potabilité des normes allemandes (TVO). « Les eaux de pluie traitées peuvent être utilisées pour se doucher, se laver, pour la cuvette des toilettes et pour l’arrosage du jardin », explique le Dr Dieter Bryniok de l’IGB à Stuttgart.


 

Un système des eaux usées sous vide réduit la consommation

Les eaux usées sous vide sont un élément-clé. Le concept réduit considérablement la consommation d’eau. Les toilettes sous-vides d’air ont seulement besoin d’environ 0,5 à 1 litre d’eau par chasse. Pour comparaison, les toilettes classiques utilisent entre quatre à huit litres.

Qui plus est, les coûts d’investissement et d’entretien sont inférieurs à ceux des systèmes d’égouts conventionnels. Les eaux usées domestiques sont biologiquement purifiées dans un milieu anaérobique, par une membrane de haute performance. Le cœur du système fusionne des bioréacteurs anaérobies, pour traiter les eaux usées sans aération ou oxygène, et des constituants organiques qui transforment les déchets en biogaz – un mélange de méthane et de dioxyde de carbone.

Les bioréacteurs sont combinés avec des filtres circulaires en rotation. Les eaux usées sont contraintes de pénétrer à travers les disques filtrants en céramique. Le mouvement de rotation des membranes en céramique empêche la formation de couches de saletés. Donc, la capacité de filtration est maintenue pendant une période prolongée. L’eau purifiée est drainée à l’intérieur d’un tube vers un système de filtres. Les membranes sont composées de pores ayant une taille de 60 nanomètres à 0,2 micromètre. Les plus grosses particules sont acheminées dans les bioréacteurs avec les bactéries, qui y sont recyclées. Le biogaz, provenant de la digestion des bactéries, est récupéré et fournit de l’énergie et de la chaleur. Cette mini-centrale fonctionne en l’absence d’air. Un avantage : il n’y a pas de mauvaises odeurs.

 

Récupération du biogaz et des engrais

Une autre particularité du concept de stockage : de même que les eaux usées domestiques, la station d’épuration peut également traiter les déchets domestiques biologiques. Les cuisines sont tout simplement équipées d’un broyeur de déchets qui est logé sous l’évier. Le système est relié à des conduites d’eaux usées domestiques. Plus de déchets organiques pénètrent dans les eaux usées, plus haut sera le rendement et donc la production de biogaz. Les Bio-déchets et les eaux usées produisent un autre sous-produit : l’engrais. L’azote et le phosphore sont convertis en sels d’ammonium et en phosphore qui peuvent être récupérés grâce à la technologie de membranes.

Comme Bryniok l’explique, « le concept de gestion de l’eau DEUS 21 a des avantages principalement dans les régions qui n’ont toujours pas d’infrastructure pour les eaux usées et de stations d’épuration centrales, ou dans des villes qui ont une ancienne infrastructure ne pouvant plus être modifiée pour répondre aux nouveaux défis posés par le changement climatique ou la surpopulation. Ce système est également idéal pour exporter de l’eau dans les zones de pénurie, car DEUS 21 peut être adapté spécifiquement aux besoins des régions arides et semi-arides ».


Citations : Fraunhofer
Crédit image : © Fraunhofer

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Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

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