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Julie Ducrot, Ingénieur Process et Traitement des Eaux à la Direction du Cycle de l’Eau de Toulouse Métropole et Robert Médina, vice-président de Toulouse Métropole à l’Eau et à l’Assainissement expliquent ce choix et les nombreux avantages de cette technologie innovante.

Quelle est la solution d’ultrafiltration et comment l’avez-vous intégrée ?

Julie Ducrot : nous utilisons les membranes produites par Polymem et constituées d’un copolymère ancré dans la structure du PVDF Kynar®. Ce matériau confère à la membrane microporeuse ses capacités de résistance chimique aux oxydants et sa solidité mécanique. Le copolymère lui apporte son caractère hydrophile permanent et la stabilité de la structure poreuse. L'eau à traiter circule dans ces fibres microporeuses, semblables à des spaghettis creux de moins d’un millimètre de diamètre, pour être filtrée, ou plutôt ultra-filtrée puisque nous nous situons sur une échelle de pores de 10 à 20 nanomètres (millionièmes de millimètre) ! Cette solution qui résulte d’une collaboration de R&D entre Arkema et Polymem a fait l’objet d’une première expérimentation sur les eaux traitées par l’usine de Ginestous-Garonne, en vue de réutiliser les eaux usées. Les tests réalisés durant cet essai pilote de 18 mois ayant été très satisfaisants, il a été décidé de passer au stade de l’industrialisation. La station mise en service en 2020 est conçue pour filtrer jusqu’à 1200 m³ d’eaux usées traitées par jour.

Pourquoi avoir investi dans cette solution ?

J.D : Parce que c’est un système extrêmement sûr. En sortie de membranes, toutes les matières en suspension, et les éléments de l’ordre de 15 nm incluant bactéries et virus, sont éliminés. Le système remplit ainsi parfaitement son rôle par rapport à tout ce qui est pathogène, en offrant les meilleures garanties pour éviter les problèmes de non conformité en qualité. En outre, la stabilité de la structure poreuse assure le maintien des performances et donc une efficacité de filtration constante. Cette permanence de l’efficacité de traitement s’explique par le fait que ces membranes, conçues pour durer au minimum 10 ans, ne perdent pas leur structure poreuse au cours du temps. Il suffit de nettoyer les membranes pour qu’elles récupèrent leurs performances de désinfection.

Des nettoyages moins fréquents et un caractère hydrophile durable pour une efficacité constante

Justement en termes de nettoyage des membranes, n’est-ce pas trop contraignant ?

J.D : Au contraire, la « nettoyabilité » est l’un des autres grands points forts de cette solution Neophil® de Polymem. Cela tient au caractère durablement hydrophile du PVDF Kynar® DH100 d’Arkema qui ne nécessite aucun adjuvant, rendant les nettoyages nécessaires sur toute la durée de vie de la membrane moins fréquents qu’avec d’autres matériaux, sulfonés notamment. La fréquence de nettoyage est entre 20 et 30% inférieure. À cela s’ajoute le fait qu’il n’y a aucun traitement chimique au stade de la filtration de l'eau, celle-ci s'effectuant en une seule étape à la surface de la membrane par un unique procédé physique de séparation des éléments. Les seuls produits utilisés le sont pour le rétro-lavage des membranes. Il s’agit de réactifs qui ne vont pas dans l’eau produite et se neutralisent dans les rejets renvoyés en tête de station. Et si selon les usages il peut être nécessaire de chlorer après traitement pour l’effet rémanent, les doses sont plus faibles après l’ultrafiltration.

Je vois également d’autres avantages. Le fait qu’il s’agisse d’une technologie relativement facile à gérer exigeant peu de maintenance ni de tests physico-chimiques fréquents, excepté un contrôle régulier et automatique de l’état des membranes. Ne sont du reste remplacés que les éléments membranaires et pas les carters. La technologie est aussi intéressante pour sa compacité. La filtration ne nécessite pas de système extensif du type bassins ou lagunes où s’effectue le traitement de finition. Là, nous avons un compact skid qui occupe à peine 60 m². Enfin même si nous manquons de tout le recul nécessaire, on peut penser que la solidité de la solution et le coût total dépensé au cours du cycle de vie génèreront des économies sur le long terme.

Quel usage faites-vous de cette eau une fois traitée ?

J.D : Nous obtenons une eau usée traitée de la meilleure qualité (indice A) qui satisfait totalement aux usages que nous en faisons, à savoir à ce jour uniquement l’arrosage d’espaces verts (ceux de la station et ceux du golf voisin). Néanmoins, notre volonté est de valoriser au maximum cette ressource en développant d’autres usages. L’industrie est une des pistes de réutilisation des eaux usées urbaines. En effet, en eau de process notre système d’ultrafiltration membranaire est bien placé dans la mesure où l’on a besoin d’une eau clarifiée désinfectée. Il y a un fort potentiel des membranes pour ces applications.

Une solution d’adaptation de la gestion de l’eau au changement climatique

Ce système répond-t-il aux enjeux de développement durable ?

Robert Médina : La réutilisation des eaux usées traitées (REUT) est fortement encouragée par les politiques publiques en France, en ce qu’elle aide à adapter le territoire au changement climatique. C’est aussi un des objectifs cibles de notre Plan Climat Air Énergie Territorial (PCAET). Pour une collectivité comme Toulouse Métropole, l’enjeu de développer le recours aux eaux non conventionnelles permet en effet de ne pas consommer davantage d’eau et de rendre son utilisation plus efficiente notamment en période de sécheresse. Il s’agit ici de réduire la pression sur la ressource en eau mais aussi de diminuer les produits nécessaires au traitement et le coût énergétique en comparaison à d’autres technologies.

Cette solution remplit donc clairement un des objectifs de développement durable du plan climat. Notre unité industrielle compte parmi les rares en France à être véritablement opérationnelle, et intéresse en ce sens beaucoup les équipementiers du traitement de l’eau et les principaux utilisateurs finaux que sont les municipalités et les industries, de même que des chercheurs et universités. Plusieurs sont venus la visiter. Le choix de cette technologie innovante positionne notre collectivité dans une dynamique d’économie circulaire et de bonne gestion de l’eau. Nous figurons à ce titre parmi les collectivités françaises en pointe sur cette problématique de réutilisation des eaux usées.

Toulouse Métropole

Toulouse Métropole est un établissement public de coopération intercommunale (EPCI) qui regroupe 37 communes, ce qui représente plus de 760 000 habitants, dont 475 000 vivants à Toulouse, la 4ème ville française. Toulouse Métropole assure la compétence d’alimentation en eau potable produite à partir de 3 usines. Elle gère également 17 stations de traitement et d’épuration d’eaux usées (STEU) dont la plus importante est celle de Ginestous-Garonne capable de traiter quotidiennement jusqu’à 160 000 m³ d’eaux usées.

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