Des marais flottants pour dépolluer les eaux usées

En 2018 des chercheurs d’IMT Atlantique lancent le projet FloWAT, basé sur un système Hydroponique : le marais flottant. Celui-ci vise à réduire les émissions polluantes issues des rejets d’eaux usées vers le milieu récepteur.

Claire Gérente, chercheuse à IMT Atlantique, coordonne depuis 2018 le projet de dépollution FloWat¹, financé par l’ANR. Cette initiative a pour but principal le traitement complémentaire des eaux usées tertiaires issues de l’industrie agroalimentaire par des marais flottants. Les eaux usées tertiaires sont des effluents subissant une étape finale de traitement dans le processus d’épuration pour éliminer les polluants résiduels. Elles sont ensuite rejetées dans le milieu récepteur, un écosystème aquatique réceptionnant les eaux usées traitées.

Ces marais agissent comme des filtres pour les polluants particulaires et dissous. Ils peuvent s’intégrer facilement sur les systèmes de lagunages existants afin d’affiner le traitement de ces eaux. Un des objectifs de ce projet est d’améliorer les marais flottants conventionnels pour accroitre l’enlèvement du phosphore voire de le récupérer pour une réutilisation ultérieure et ainsi diminuer la pression sur cette ressource épuisable.

Dans ce cadre, des recherches sont menées sur l’utilisation d’un matériau spécifique, le béton cellulaire, pour permettre la récupération du phosphore. « Le retrait du phosphore présente un intérêt environnemental important, puisqu’il diminuerait notamment l’eutrophisation des eaux naturelles dans lesquelles se déversent les effluents traités », déclare Claire Gérente. L’eutrophisation est le processus qui se caractérise par une augmentation des concentrations d’azote et de phosphore dans l’eau, entrainant un dérèglement des écosystèmes.

Les marais flottants : une « Nature-Based Solution »

Le dispositif de marais flottant consiste à couvrir une zone d’eau, généralement une lagune, avec des plantes, en l’occurrence des carex, disposées sur un matelas flottant. Les racines, immergées, agissent comme des filtres en retenant les polluants présents dans l’eau via différentes étapes physiques, chimiques et biologiques. Ce mécanisme est appelé phytoépuration.

Les marais flottants s’inscrivent dans la lignée des Nature-Based Solutions : des dispositifs naturels, moins couteux que des technologies conventionnelles, mis en place pour répondre à des problèmes écologiques. Pour fonctionner efficacement, il faut avant tout « surveiller la bonne croissance des plantes, siège de la dépollution » souligne Claire Gérente.

Afin de répondre aux objectifs du projet, une étude à l’échelle pilote a été mise en œuvre sur un site industriel d’abatage et de transformation de viande. Des effluents agroalimentaires réels ayant subis un traitement biologique sont envoyés vers quatre lagunes pilotes dont trois équipées de marais flottants de différentes tailles et une non couverte servant de contrôle. Le site expérimental est entièrement automatisé et pilotable à distance pour faciliter la supervision.

Le suivi des performances porte sur le traitement des matières organiques, de l’azote, du phosphore et des matières en suspension. En plus des données de qualité de l’eau entrante et sortante, des paramètres physico-chimiques et des données climatiques seront suivis en continu. Le devenir des polluants dans les différents composants du système de traitement sera identifié par l’échantillonnage et l’analyse des plantes, des sédiments et du matériau permettant l’enlèvement du phosphore.

Ce marais flottant sera le premier à être facilement démantelable et recyclable, amélioré pour l’enlèvement voire la récupération du phosphore en plus de fournir un traitement pour les matières en suspension, la pollution carbonée et les nutriments.

*Photographie du dispositif expérimental*

Vers un meilleur respect de la réglementation

Depuis 1991, l’État français a établi des taux de phosphore limites pour réduire la pollution des eaux, afin de préserver la biodiversité et empêcher les blooms algaux correspondant à une augmentation rapide d’une ou de plusieurs espèces d’algues dans un système aquatique.

Les marais flottants développés par les chercheurs d’IMT Atlantique pourraient permettre un meilleur respect de ces seuils grâce à une amélioration de la capacité d’épuration. Ils s’ancrent en outre dans une démarche d’économie circulaire, puisqu’au-delà de la réutilisation du phosphore, le béton cellulaire et les polymères utilisés comme support des plantes sont recyclables ou réutilisables.

À lire aussi sur I’MTech : Économie circulaire, évaluation environnementale et budget écologique

Pour installer ces marais, il suffit de déposer les végétaux sur les lagunes d’affinage. Cela fait de cette technique une application peu coûteuse et simple à mettre en place. Cependant, si ces installations s’intègrent plutôt bien au paysage, elles ne sont pas adaptées à tous les environnements. Les climats des pays du nord peuvent, par exemple, ralentir ou endommager le fonctionnement des végétaux. Par ailleurs, les résultats sont plus longs à obtenir avec des méthodes naturelles comme les marais flottants, qu’avec des méthodes conventionnelles. Près de 7000 entreprises françaises d’agroalimentaires ont été identifiées comme potentielles utilisatrices de ces marais flottants. Toutefois, la coordinatrice de FloWAT rappelle que « ce projet est une étude de faisabilité, notre rôle est d’évaluer l’efficacité des marais flottant en tant que dispositif de filtration. Il faudra attendre la fin du projet en 2023 pour savoir si ce dispositif de traitement prometteur est efficace. »

Rémy Fauvel