Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Interactions eau et énergie
fossiles, ils utilisent le procédé de vaporisation. Les autres pays ont davantage
développé l’osmose inverse : Israël, Syrie, Tunisie, Mexique, Chili, Espagne, Malte.
Les États-Unis sont en deuxième position derrière le Moyen-Orient pour le filtrage
d’eaux saumâtres.
2 Traitement des eaux résiduaires et énergie
2.1. Perspectives technologiques
Les normes de rejet des eaux résiduaires dans les milieux naturels sont de plus en
plus drastiques, notamment sous l’influence de la directive cadre sur l’eau. Plus on
améliore la qualité de traitement des eaux résiduaires, plus on risque d’augmenter la
consommation énergétique d’une station d’épuration (STEP). Les solutions
décentralisées ne sont pas toujours la meilleure réponse d’un point de vue
énergétique. L’analyse des cycles de vie est, à ce titre, indispensable. Un système
d’assainissement constitue un ensemble comprenant un réseau d’assainissement,
une STEP et des traitements annexes des déchets de l’assainissement. Les boues de
STEP doivent être traitées (compostage, déshydratation, séchage, etc.) afin de
pouvoir rejeter l’eau produite dans le milieu naturel. La consommation énergétique
globale d’un tel système est de 0,23 kWh/personne/jour. Une nouvelle approche
consiste à récupérer l’énergie contenue dans les matières organiques des effluents : le
potentiel énergétique est de 0,37 kWh/personne/jour. D’un point de vue théorique, le
concept de STEP à énergie positive serait envisageable à l’horizon 2020, grâce à des
économies d’énergie, la récupération d’énergie, la valorisation de la biomasse et la
production d’énergies renouvelables.
Des économies d’énergie de 10 % à 15 % sont réalisables sans investissements
supplémentaires et peuvent conduire à des économies importantes de coût
d’exploitation. Les deux principaux postes de consommation sont l’aération (44 %) et
le pompage (15 %). Un meilleur rendement énergétique des différents organes de
pompage ainsi qu’un dimensionnement optimisé du système global d’aération et de
sa régulation sont des opérations permettant d’atteindre ces économies d’énergie.
Le potentiel thermique des eaux usées en milieu urbain et périurbain constitue une
ressource énergétique continue qui peut être utilisée pour le chauffage et le
rafraîchissement de bâtiments via un échangeur de chaleur couplé à une pompe à
chaleur. La performance du système dépendra principalement du débit des eaux
usées et de la pente du réseau d’assainissement. Les échangeurs de chaleur sont soit
insérés dans la structure des canalisations soit localisés dans des bâches en
dérivation. Les eaux usées peuvent être des eaux brutes ou des eaux traitées (sortie
de STEP).
La valorisation de la biomasse est une autre ressource énergétique. La digestion est
un procédé très performant pour valoriser la fraction biodégradable de la matière
organique des boues de STEP, qui produit un gaz constitué à 65 % de méthane. Ce
biogaz peut être valorisé sous forme de chaleur ou sous forme d’électricité. La
digestion ne permettant pas de valoriser la totalité de la matière organique des boues,
l’incinération des boues déshydratées (seules ou en fours d’incinération d’ordures
ménagères) avec ou sans séchage permet alors de valoriser la matière organique
résiduelle. Cependant, le faible PCI des boues humides limite le bilan positif de ce
Centre d’analyse stratégique - 245 - Août 2012
www.strategie.gouv.fr