22 mars - Journée mondiale de l’eau

Source de conflit depuis des siècles, l’eau est plus que jamais au cœur des débats. La journée mondiale de l’eau qui aura lieu le le 22 mars prochain se penchera en particulier sur "l’eau pour les villes", un véritable défi. On sait aujourd’hui qu’en 2030, 47% de la population mondiale vivra dans des régions exposées aux pénuries, 70 % des volumes d’eau seront utilisés par le secteur agricole et 2,4 milliards de personnes ne disposeront pas d’un service d’assainissement minimal.

Pour avoir une idée de notre consommation d’eau et donc des besoins, il faut savoir qu’en France, par exemple, chaque habitant consomme 165 litres d’eau par jour.

Il s’agit là d’eau potable, et pour pouvoir être qualifiée ainsi, elle doit notamment répondre à des normes microbiologiques, physico-chimiques (pH, dureté…) et chimiques (respect de valeurs seuil pour certaines substances ou au contraire présence de certaines substances jugées nécessaires comme les oligo-éléments, indispensables à l’organisme).

Physique et chimie s’associent pour rendre l’eau potable

En France, l’eau potable provient à 60% des eaux souterraines. Elles sont généralement de bonne qualité, puisque filtrées par le sol. Les 40 % restants sont produits à partir de l’eau des fleuves, des rivières et des lacs. Avant d’arriver à nos robinets, l’eau captée subit plusieurs opérations destinées à la rendre potable. Les procédés sont multiples et adaptés à la qualité initiale de l’eau.

Tout d’abord, des procédés physico-chimiques sont utilisés pour se débarrasser des matières semi-solides en suspension. Des réactifs sont ajoutés pour coaguler les matières, lesquelles sont ensuite décantées et filtrées à travers des matériaux classiques comme le sable ou des matériaux adsorbants, tels que les charbons actifs, capables de retenir certains composés qui passent au travers des filtres classiques.

Le chlore (ou l’hypochlorite de soude), le bioxyde de chlore, l’ozone, ou des gaz désinfectants sont ensuite utilisés pour détruire les bactéries. Les procédés de neutralisation ou d’acidification permettent quant à eux de contrôler la dureté de l’eau.

De nouvelles techniques de potabilisation

Les normes de potabilité sont de plus en plus exigeantes au fur et à mesure de l’amélioration des connaissances sur les conséquences de la présence infinitésimale de certaines substances d’origine naturelle (métaux lourds, l’arsenic, le nickel, l’uranium, le radium...) ou liée à l’activité humaine.

Ces dernières décennies, la recherche sur les procédés de traitement des eaux s’est donc accrue et a donné naissance à de nouvelles techniques basées non plus sur le traitement chimique mais physique de l’eau grâce à la séparation par membranes des micropolluants.

On compte parmi ces procédés la nanofiltration,qui permet de retenir tous les polluants dissous, qu’ils soient biologiques, organiques ou minéraux et ce quelle que soit leur concentration, sans avoir besoin d’utiliser l’adsorption sur charbon actif. Elle permet également de diminuer l’usage du chlore. Son seul inconvénient technique est que l’eau produite est tellement pure qu’il est nécessaire de la reminéraliser !

Ces techniques de filtration sur membranes commencent depuis peu à être utilisées à grande échelle au niveau industriel.

La pénurie d’eau dans certains endroits oblige également à utiliser des sources autrefois négligées pour leur qualité insuffisante. Là où les techniques classiques atteignent leurs limites, les résines échangeuses d’ions permettent d’éliminer des substances nocives présentes à l’état de traces. Agissant tel un filtre, elles sont composées notamment de perles synthétiques poreuses. La réaction d’échange d’ion fait que les ions nocifs contenus dans l’eau polluée sont échangés contre des ions non nocifs présents dans les résines. La variété des perles et des résines utilisées permet de concevoir des solutions adaptées à chaque forme de pollution. Des installations utilisant ce procédé existent déjà en Allemagne, en Italie, à Chypre et aux États-Unis. Elles sont spécialisées dans divers types d’extraction, du nickel à l’uranium en passant par le radium, le nitrate ou encore l’arsenic.

La pastille « magique »

Autre technique, utilisable dans les villages isolés ne disposant ni de source ni de nappe, les pastilles bicouches permettent d’épurer l’eau par floculation et de la désinfecter. Ce nouveau traitement des eaux de surface est actuellement en test à Madagascar. Il a inspiré le jeu intitulé « l’eau essentielle » sur le site pour les 7-11 ans, Superkimy.com. Destiné à faire comprendre aux enfants un procédé de potabilisation, les adultes peuvent aussi aller s’exercer au lancer de pastilles dans les bidons d’eau non potable et visionner l’animation pédagogique.

Dessaler l’eau de mer

Rendre potable l’eau douce est une chose, mais encore faut-il qu’il y en ait assez pour tout le monde… Or les réserves naturelles en eau douce s’amenuisent et surtout, elles sont inégalement réparties. D’où l’intérêt du dessalement de l’eau de mer...

L’osmose inverse est une méthode de plus en plus utilisée pour dessaler l’eau de mer. Elle cumule en effet plusieurs avantages en termes de coût d’investissement, de consommation d’énergie et de qualité de l’eau produite. L’eau salée passe à travers des membranes qui éliminent plus de 90 % des sels. Des pompes haute pression OI (Osmose Inverse) génèrent la pression nécessaire pour faire passer l’eau au travers de la membrane OI, éliminant les sels et produisant ainsi de l’eau douce. Cette filtration permet de supprimer 99 % des sels minéraux et organiques. Les stations de dessalement d’eau de mer par osmose inverse produisent de 0,5 m3 à 120.000 m3 d’eau potable par jour.

Traiter les eaux usées

En plus d’être un grand consommateur d’eau potable, l’homme est un grand producteur d’eaux usées. Dans les stations d’épuration, les eaux usées sont tout d’abord débarrassées des matières grossières et inertes puis des matières lourdes (le sable ou la terre) et grasses. Ensuite, des micro-organismes digèrent les impuretés et les transforment en boues. L’eau est ensuite clarifiée puis rejetée dans le milieu naturel, après avoir subi les analyses et contrôles nécessaires. Les boues sont quant à elles utilisées en agriculture comme engrais sous réserve qu’elles répondent à certaines normes ou elles sont incinérées, selon leur composition.

L’art de traiter et de recycler l’eau dans l’industrie chimique

Les usines chimiques multiplient les précautions pour limiter leur consommation et traiter leurs eaux usées. Elles privilégient par exemple un fonctionnement en circuit fermé, c’est-à-dire en réutilisant leurs eaux, limitant ainsi les prélèvements d’eau propre. Les eaux usées peuvent être traitées dans les usines lorsque celles-ci sont équipées de stations d’épuration. Celles-ci disposent alors d’analyseurs et de vannes automatiques afin d’identifier et d’isoler les polluants indésirables qui pourraient nuire à l’équilibre biologique de la station. Les usines non équipées acheminent quant à elle leurs eaux vers les stations d’épuration urbaines en réalisant au préalable les analyses et pré-traitements qui permettent de respecter les normes d’acceptabilité des stations. Avant tout rejet final dans le milieu naturel, des mesures sont réalisées. Elles permettent d’évaluer la charge polluante résiduaire des eaux.

Grâce à ces traitements et surtout à la réduction des pollutions à la source (réduction de l’utilisation de substances nocives pour l’environnement dans les procédés, maîtrise des rejets...), l’industrie chimique à réduit de 55 % la teneur en métaux lourds de ses rejets dans l’eau et de 38 % la teneur en composés de l’azote entre 2003 et 2007.

La chimie au service de l’agriculture durable

Grande consommatrice d’eau, l’agriculture utilise plusieurs innovations chimiques. Des polymères super absorbants sont par exemple utilisés dans les zones arides pour retenir l’eau dans les sols et arroser ainsi moins souvent. Autre solution : la culture hors-sol avec circuit fermé est plus économe en eau et en fertilisation (grâce au recyclage des éléments nutritifs) que les cultures en terre. Une solution là encore pour rendre possible l’agriculture dans les zones où l’eau manque parfois.