Des stratégies de traitement des eaux usées pour réduire les gaz à effet de serre
Le projet GREENCOST financé par l'UE a utilisé des modèles mathématiques pour créer un guide de gestion des eaux usées. Ce guide s’appuie sur l'étude de cas d'un processus innovant connu sous le nom de «Système intégré d’un réacteur anaérobie méthanogène et d’un bioréacteur à membrane pour la demande chimique en oxygène et l'élimination de l'azote des eaux usées». Les chercheurs ont évalué le cycle de vie du processus prototype qui leur a permis d’identifier le potentiel de réchauffement planétaire et l'eutrophisation comme les principaux effets environnementaux des stations d’épuration. Ils ont ensuite développé plusieurs stratégies d’exploitation des stations d'épuration en fonction de l'objectif des opérateurs, par exemple minimiser l'élimination des nutriments, l'empreinte carbone globale ou l'empreinte carbone des processus nécessaires à l’élimination des éléments nutritifs. Des simulations informatiques ont permis de déterminer quelles stratégies opérationnelles débouchaient sur la performance optimale selon chacun de ces objectifs. Ces changements opérationnels impliquaient des paramètres opérationnels comme la durée de séjour hydraulique, le volume anoxique de la station, le temps de rétention des solides, le taux d'oxygène dissous ou la vitesse de recirculation. Le modèle a également permis aux chercheurs d'identifier les groupes microbiens profitant de chacune de ces stratégies opérationnelles, apportant ainsi aux opérateurs gestionnaires une meilleure connaissance du processus. Les résultats montrent que la modélisation mathématique est un outil efficace pour réduire l'impact environnemental des stations d’épuration. Cette efficacité sera particulièrement utile pour réduire le potentiel de réchauffement planétaire des nouvelles stations d’épuration plus complexes tout en leur permettant de poursuivre leur activité principale qui reste la production d’une eau propre à partir des eaux usées. Les données obtenues à partir de cette analyse mathématique ont également été utilisées pour concevoir un système de contrôle entièrement opérationnel qui pourra éventuellement être installé dans les stations prototypes. L’un des avantages majeurs de ce système est qu'il peut réguler l'empreinte carbone de la station d’épuration ainsi que la qualité de ses effluents. GREENCOST a également développé des outils d'analyse de données qui permettront d’évaluer et d’étalonner la consommation d'énergie des stations d’épuration de manière concrète. Les principales méthodes d'analyse comparative ont été divisées en trois catégories : indicateurs de ratio, techniques statistiques et techniques de programmation, les partenaires ont ensuite identifié les avantages et les inconvénients pour chacune de ces catégories. Les résultats du projet contribuent ainsi largement à l'élaboration de méthodologies capables de mesurer et de réduire la dépense énergétique d’une station d’épuration sur le terrain.
Mots‑clés
Traitement des eaux usées, gaz à effet de serre, changement climatique, GREENCOST, eutrophisation