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Assainissement : le phosphore entre dans l’économie circulaire



Les ressources naturelles ne sont pas inépuisables. Aussi le groupe Saur met-il tout en œuvre pour identifier et mettre au point des solutions favorisant les boucles d’économie circulaire dans chacune de ses activités. En matière d’assainissement, les stations d’épuration constituent un gisement potentiel important, tant sur le plan énergétique qu’en termes de nutriments. La récupération du phosphore contenu dans les eaux usées et les boues d’épuration représente un cas concret de ce qui peut être développé pour limiter les prélèvements dans l’environnement. Qu’il s’agisse des eaux usées ou des boues, toutes deux possèdent en effet une forte concentration de cet élément provenant des déjections humaines et animales, des détergents domestiques et industriels ainsi que des produits issus des industries agro-alimentaires.

 

Des milliers de tonnes de phosphore à recycler

Le phosphore est un élément indispensable dans la fabrication des engrais utilisés en agriculture, voire des aliments pour animaux (bétail). Actuellement, il est produit à partir des phosphates extraits de mines facilement exploitables. Celles-ci se situent principalement en Amérique du nord, en Asie et en Afrique. Environ 90 % du phosphore utilisé en Europe est importé du Maroc et du Sahara occidental. Mais, dans un contexte de raréfaction d’une ressource mondiale épuisable à moyen terme – la fermeture de mines est d’ores et déjà programmée au cours de la seconde moitié du XXIe siècle -, plusieurs milliers de tonnes de phosphore pourraient être recyclées chaque année à partir du traitement des eaux usées et des boues. Cette nouvelle filière pour la production d’engrais représente une source d’approvisionnement d’avenir, locale et pérenne.

Chiffres clés
du phosphore

 

. 16 milliards de tonnes de réserves mondiales estimées, essentiellement au Maroc et Sahara occidental, en Chine et aux USA

 

. 150 millions de tonnes extraites chaque année

 

. 90 % du phosphore est utilisé en agriculture (engrais) et pour l’alimentation du bétail

 

. 40 % d’augmentation de la demande annuelle d’ici 2030

 

. 975 000 tonnes par an consommées en Europe, dont 92 % importées

 

. 20 % de la demande pourrait être couverte par le phosphore issu des eaux usées

Extraphore® est adapté à toute taille de stations d’épuration

Les solutions de récupération du phosphore issu des stations d’épuration lancées sur le marché se sont heurtées à des problématiques de coût et de rendement. Elles ne sont de fait pas encore économiquement viables. Toutefois, les équilibres financiers prévalant jusqu’à présent pourraient être remis en cause dans un contexte de raréfaction. Cette situation justifie les efforts de R&D menés en vue, d’une part, d’optimiser les coûts ainsi que les rendements des procédures d’extraction et, d’autre part, d’élaborer des solutions applicables le plus largement possible. C’est dans ce contexte et pour répondre à ces enjeux que Saur a développé et breveté une méthode originale de récupération de phosphore – Extraphore™  – qui peut être mise en œuvre dans toutes les stations d’épuration disposant d’équipements de déphosphatation biologique.

 

Une gestion totalement intégrée du phosphore

Extraphore® permet une gestion totalement intégrée du phosphore dans les processus de traitement des eaux usées. Evaluation de la concentration dans les flux entrants, optimisation des ajouts d’additifs pour favoriser l’action de bactéries déphosphatantes, maîtrise de l’anaérobie et précipitation à la chaux pour une mise à disposition du phosphore sous forme solide (hydroxyapatite) facilement utilisable : la démarche est entièrement maîtrisée. Elle permet de capter un très fort taux – jusqu’à 50 % – du phosphore contenu dans les eaux usées. Par ailleurs, les coûts liés aux additifs sont réduits grâce à une déphosphatation biologique optimisée à son maximum, ce qui fait d’Extraphore™ l’une des solutions les plus performantes du marché. Le procédé, en test sur deux sites pilotes dans le Gard et le Morbihan, va être lancé à l’échelle industrielle dans le sud de la France lors du premier semestre 2017.

 

Entretien avec Vincent Jauzein, ingénieur de recherche Saur

 

Pouvez-vous nous expliquer en quoi Extraphore® est novateur par rapport aux autres solutions du marché ?

Vincent Jauzein : Il faut rappeler que le phosphore est l’un des tous derniers éléments qui ne fait l’objet d’aucun traitement automatisé dans les stations d’épuration. De fait, sa prise en charge n’est pas encore bien maîtrisée contrairement, par exemple, au carbone ou à l’azote. Notre démarche possède donc un double objectif. Nous avons souhaité, d’une part, mettre au point un outil peu onéreux, simple et efficace permettant aux exploitants de stations d’épuration de contrôler les flux de phosphore de façon rationnelle dans le cadre d’une gestion globale de cet élément. D’autre part, nous avons voulu inscrire notre action dans une optique de recyclage et de valorisation du phosphore récupéré. Ce faisant, nous nous inscrivons en cohérence avec le principe d’une économie circulaire parfaitement en phase avec la notion de développement durable.

 

Pouvez-vous nous en dire plus sur le fonctionnement d’Extraphore™ ?

V.J. : Extraphore® met l’accent sur l’optimisation du travail de bactéries déphosphatantes permettant la déphosphatation biologique tout au long du process d’épuration. Schématiquement, ces micro-organismes ont la faculté d’accumuler le phosphore contenu dans les eaux usées, élément qu’ils relargueront ultérieurement dans les boues produites en fin de traitement. Les boues sont alors filtrées et/ou centrifugées : l’eau extraite est fortement chargée en phosphore, ce dernier étant précipité grâce à l’ajout de chaux puis repris sous forme solide. Afin d’optimiser l’assimilation du phosphore par les bactéries, des sondes spécifiques sont installées dans les bassins afin d’en contrôler – et de maintenir – à tout instant l’anaérobie. Au final, on obtient donc trois « produits » : de l’eau traitée de qualité sans phosphore, un minerai potentiellement valorisable comme engrais (agriculture, horticulture…) ainsi que des boues résiduelles pauvres en phosphore et donc facilement épandables. Nous avons donc bien là un procédé permettant une gestion globale du phosphore en station d’épuration.

 

Quels sont concrètement les avantages d’Extraphore® et où en êtes-vous de son développement ?

V.J. : Son déploiement est possible dans toutes les stations d’épuration équipées d’un procédé de déphosphatation biologique, petites ou grandes. Ensuite, notre solution induit de nombreuses économies : moindre utilisation de réactif, exploitation simplifiée des stations avec une économie de « temps homme » à la clé, simplicité d’usage, récupération pouvant atteindre 50 % du phosphore entrant, meilleure valorisation des boues… Le tout pour un très faible coût d’installation pour ce qui concerne la partie de gestion du traitement. Le procédé a d’ores et déjà été déposé et breveté après avoir été développé sur deux stations, l’une de 220 000 équivalents-habitants (EH) située dans le Gard, l’autre de

28 000 EH dans le Morbihan. Sa mise en œuvre à l’échelle industrielle est programmée courant 2017 sur une installation d’une capacité de 120 000 EH en Provence.





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