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Developing on line tools to monitor, control and mitigate GHG emissions in WWTPs

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Des stations d’épuration efficaces produisent moins de gaz à effet de serre, économisent de l’énergie et réduisent la facture d’eau

Le traitement des eaux usées brûle d’importantes quantités d’énergie et émet différents gaz à effet de serre (GES) potentiellement nocifs. Un outil de surveillance en ligne permettra aux stations d’épuration de mieux fonctionner et de moins polluer.

Changement climatique et Environnement

Le traitement des eaux usées est un processus essentiel et pourtant inefficace dans l’Union européenne: il consomme de grandes quantités d’énergie et est responsable de nombreuses émissions. Il représente actuellement environ 3 % de la consommation d’électricité dans les pays développés et le rendement énergétique type des stations d’épuration en Europe est inférieur à 50 %. Une large quantité de gaz nocifs est également rejetée dans l’atmosphère aux différentes étapes du processus: consommation d’énergie, consommation de produits chimiques, élimination des effluents non désirés et gestion des boues d’épuration. «Les stations d’épuration des eaux usées constituent une source anthropique importante d’ émissions de gaz à effet de serre; parmi celles-ci, le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d’azote (N20), les deux derniers causant respectivement 25 et 265 fois plus de dommages que le CO2 en 100 ans», déclare le professeur Andreas Andreadakis, du Département des ressources en eau de l’Université technique nationale d’Athènes et coordinateur du projet C-FOOT-CTRL. La refonte des stations d’épuration ou de leur mode de fonctionnement pourrait commencer à régler cette épouvantable situation. C-FOOT-CTRL est un projet financé par Horizon 2020 qui crée un outil logiciel pour relancer le processus. C-FOOT-CTRL est un système de surveillance en ligne pour les stations d’épuration, capable de prédire et d’enregistrer avec précision les émissions de gaz et d’identifier les pires sources de pollution et d’inefficacité. Il indique ensuite les aspects susceptibles d’amélioration pour réduire l’ empreinte carbone.

Mesurer l’empreinte carbone

L’équipe de C-FOOT-CTRL a créé un nouvel analyseur de gaz qui permet de surveiller les émissions et de consigner les informations en ligne. «Un accent particulier a été mis sur la mesure en ligne du N2O», explique le professeur Andreadakis. Le N2O représente près de 8 % des émissions mondiales de GES anthropiques et les stations d’épuration des eaux usées représentent 3,2 % de ce pourcentage. L’outil enregistre et suit avec précision les émissions à la source en temps réel et lance les processus d’atténuation lorsque cela est nécessaire. Dans le même temps, le système révèle quelle activité spécifique était à l’origine du problème. L’outil C-FOOT-CTRL intègre trois composants de base: des bases de données, des mesures en ligne et un modèle informatique dynamique qui détermine l’empreinte carbone. Une interface utilisateur communique les résultats du système de surveillance aux opérateurs de l’installation. Ce logiciel innovant est conçu pour être un système peu coûteux et flexible basé sur des réseaux de capteurs intégrés et permettant de surveiller et de «superviser» les activités destinées à réduire les émissions de GES. En révélant les faiblesses structurelles, il devrait également susciter de nouvelles conceptions. «C-FOOT-CTRL encouragera les services des eaux à redoubler d’efforts et à placer les nouvelles technologies au cœur de leurs stratégies d’innovation, en se basant sur l’analyse des performances de leurs stations d’épuration», explique le professeur Andreadakis. L’outil a été testé avec succès dans deux stations d’épuration différentes en Grèce et au Royaume-Uni. «Une série de stratégies d’atténuation des émissions de GES et d’études sur les effets de leur mise en œuvre dans les stations d’épuration des eaux usées ont été développées à l’aide de l’outil C-FOOT-CTRL», explique le professeur Andreadakis.

Influx d’avantages

L’outil et les impacts qui en résultent contribueront à la lutte contre le changement climatique et l’inefficacité énergétique dans l’ensemble de l’UE. Il améliorera également le fonctionnement quotidien des stations, ce qui devrait améliorer la qualité de vie des communautés locales. La réduction de l’empreinte carbone des stations d’épuration des eaux usées peut également avoir des conséquences positives sur les tarifs de l’eau, explique le professeur Andreadakis: «L’outil C-FOOT-CTRL et la mise en œuvre de stratégies appropriées d’atténuation des émissions de GES peuvent permettre de réduire la consommation d’énergie d’une station. En conséquence, le coût des services de gestion des eaux usées pourrait baisser et cette baisse se refléter dans la facture d’eau des usagers.» Cette recherche a été entreprise avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie.

Mots‑clés

C-FOOT-CTRL, gaz à effet de serre, GES, station d’épuration des eaux usées, énergie, consommation, eau, empreinte carbone, changement climatique, facture d’eau

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