Le recyclage des eaux usées représente une solution pour faire face à la demande croissante des ressources hydriques pour l’irrigation agricole. Mais leur réutilisation pose des problèmes de sécurité, de réglementation et bien sûr de techniques adaptées, que cet article nous propose de mieux comprendre

Audouard, M.

Condom, N.

Granier, J.

Molle, B.

Olivier, Y.

Tomas, S.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]GEUSILe recyclage des eaux usées représente une solution pour faire face à la demande croissante des ressources hydriques pour l’irrigation agricole. Mais leur réutilisation pose des problèmes de sécurité, de réglementation et bien sûr de techniques adaptées, que cet article nous propose de mieux comprendre

Molle, Bruno

Tomas, Séverine

HAL-IRD

Réutilisation maîtrisée des eaux usées : approfondir les connaissances pour lever les freins et relever les défis

HAL Descartes

HAL-CIRAD

Re´utilisation maˆıtrise´e des eaux use´es : approfondir lesconnaissances pour lever les freins et relever les de´fisN. Condom, B. Molle, S. Tomas, Y. Olivier, M. Audouard, J. GranierTo cite this version:N. Condom, B. Molle, S. Tomas, Y. Olivier, M. Audouard, et al.. Re´utilisation maˆıtrise´e deseaux use´es : approfondir les connaissances pour lever les freins et relever les de´fis. SciencesEaux and Territoires : la Revue du IRSTEA, IRSTEA, 2013, p. 54 - p. 57. <hal-00826769>HAL Id: hal-00826769https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00826769Submitted on 28 May 2013HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestine´e au de´poˆt et a` la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publie´s ou non,e´manant des e´tablissements d’enseignement et derecherche franc¸ais ou e´trangers, des laboratoirespublics ou prive´s.Les techniques d’irrigationRéutilisation maîtrisée des eaux usées : approfondir  les connaissances pour lever les freins et relever les défisCrise de l’eau : aujourd’hui là-bas, demain ici... Aridification, démographie galopante, accroissement de la demande alimentaire et donc des surfaces irriguées, changement climatique, dégradation de la qualité des eaux et des milieux, développement des centres urbains, développement touristique sont autant de facteurs qui, souvent combinés, conduisent à des situations de crise autour de la ressource en eau et de son partage.  Entre utilisations urbaine, industrielle, rurale et environnemen-tale, cette situation peut facilement se muer en conflits politiques 1 et géostratégiques (Nil, Euphrate, Jourdain...). Particulièrement aigues dans les  pays arides (pays du MENA 2), ces tensions concerneront demain d’autres zones, y compris de façon plus localisée mais tout aussi cruciale, dans des pays comme la France.  Bien que la balance hydrique y soit globalement favorable, les situations de tensions vécues ces dernières années incitent à chercher des solutions. Si elles apparaissent à court terme pertinentes, les mesures de restriction des usages non domestiques (agriculture irriguée, environ-nement) afin de réserver l’eau de bonne qualité pour les usages domestiques sont insuffisantes et pénalisantes économiquement.La réutilisation maitrisée des eaux usées,  une des solutions d’avenir... La réutilisation maitrisée des eaux usées 3 (d’origines urbaine, agricole ou industrielle) consiste en l’utilisation d’eaux usées plus ou moins traitées, dans un objectif de valorisation (usage bénéfique). La réutilisation maitrisée concerne 1 % des eaux usées traitées. La norme reste l’utilisation d’eaux usées brutes sur plus de vingt millions d’hectares dans le monde (FAO 4, 2010). Certains pays confrontés à des situations de crise (eau, santé) ont mis en place des politiques fortes, et ce depuis longtemps, principalement dans le cas des eaux usées domestiques. Mais dans de nombreux endroits, ces dernières sont mélangées avec des eaux usées d’origine industrielle, sans parler des autres eaux non conventionnelles (indus-trie, drainage…).  Cela se traduit par des niveaux élevés de maîtrise des procédés épuratoires et un développe-ment de pratiques maîtrisées de réutilisation (REUT).  Ils sont peu nombreux et font figure d’exemples : citons Israël, les États-Unis, l’Australie, l’Espagne, la Tunisie et plus récemment les pays du Golfe.  D’autres, pourtant dans des contextes similaires, n’ont pas concrétisé les objectifs de valorisation des eaux non conventionnelles, souvent pour des raisons sociales ou par manque de coordination des acteurs des domaines de l’agriculture, de la santé ou de l’environnement.Si des applications pilotes remarquables sont menées en France sur des zones à fort déficit hydrique depuis de nombreuses années (Clermont Ferrand, Ile de Noir-moutier, Golf de Royan, etc.), le retard est important à l’échelle nationale. La première réglementation date de 2010. Cependant, le Conseil d’État estime aujourd’hui que la REUT peut être une solution pertinente locale-ment, pour éviter de puiser inutilement dans des nappes déjà trop sollicitées 5.Le recyclage des eaux usées représente une solution pour faire face à la demande croissante  des ressources hydriques pour l’irrigation agricole. Mais leur réutilisation pose des problèmes  de sécurité, de réglementation et bien sûr de techniques adaptées, que cet article nous propose de mieux comprendre.1. http://propluvia.developpement-durable.gouv.fr/propluvia/faces/index.jsp2. Middle East North African countries.3. En anglais : planned water reuse. Dans la littérature française, on parle de « réutilisation des eaux usées traitées » (REUT). Dans la littérature anglo-saxonne, on utilise le terme plus générique de « water reuse » englobant « planned water reuse » et « unplanned water reuse ».4. Food Agricultural Organisation.5. Rapport du Conseil d’État, L’eau et son droit, 2011.Sciences Eaux & Territoires n°11 – 2013 :::::::::::::::::::54 Réutilisation maîtrisée des eaux usées : approfondir les connaissances pour lever les freins et relever les défisLes techniques d’irrigationLes applications possibles de la REUT sont nombreuses suivant les niveaux de traitement : l’irrigation de terres agricoles qui est l’usage prépondérant et dont le potentiel est de loin le plus élevé, l’arrosage de parcs et espaces verts urbains en fort développement, les usages envi-ronnementaux (maintien de zones humides, niveau d’étiage), qui restent l’apanage de pays de niveau écono-mique élevé, la recharge de nappe freinée par des régle-mentations restrictives (elle est interdite en France), les usages industriels et urbains plus confi dentiels et, enfi n, la réutilisation directe pour l’eau potable qui ne connait que trois applications au monde.Simple sur le principe, complexe à mettre en œuvreSimple sur le principe, la REUT est pourtant complexe à mettre en œuvre comme l’attestent les diffi cultés rencon-trées dans la mise en place de nombreux projets dans le monde. À la croisée des problématiques de gestion de la ressource en eau, de l’assainissement, de l’environne-ment et de l’agriculture, sans parler des enjeux sociaux, une approche intégrée, multidisciplinaire et spécifi que à chaque situation est nécessaire. Les volumineux rap-ports édités très récemment par les organisations inter-nationales (FAO, OMS 6, EPA 7, Plan Bleu) attestent de l’importance actuelle du sujet, de la nécessité de plans d’action structurés selon des cadres méthodologiques multicritères. Les modèles économiques correspondant à l’utilisation de ces différentes catégories d’eaux restent souvent à défi nir (notamment conférer à ces différents services publics la nature d’un service public industriel et commercial si leur fi nancement par l’usager s’avère pos-sible).  Des grilles d’analyses économiques et fi nancières spécifi ques comme celles proposées par le Plan Bleu (Condom et al., 2012) ou la FAO (FAO, 2010) restent à être validées sur des situations concrètes.Renforcer la connaissance scientifi que et le suivipour comprendre et contrôler les risques,une des clefs pour le développement de la réutilisation des eauxUn des enjeux majeurs pour faire aboutir des projets viables et encadrer les pratiques est l’évaluation et le contrôle des risques (sanitaires, environnementaux, sociaux et économiques) garantissant un bon niveau de sécurité des pratiques et contribuant à lever les freins liés à la perception négative de ces dernières (Condom et al., 2012).Les politiques de gestion des effl uents fondées sur le prin-cipe de précaution sont développées à partir de règle-ments existants et autres guidelines internationales (FAO, WHO). Si, pour la plupart des pays, les réglementations sont inexistantes, incomplètes ou inopérationnelles, c’est qu’il y a, entre autre, un fort défi cit de connaissances scientifi ques, ou alors très fragmentaires.  Sans cette connaissance, impossible d’optimiser le dimensionnement de stations d’épuration (de fait, elles sont souvent surdimensionnées par précaution), le choix des pratiques culturales et d’ajuster la fertilisation. Les eaux usées ont en effet un pouvoir fertilisant : on estime que si la totalité des nutriments des eaux noires (fèces et urines) étaient valorisée en agriculture, on économiserait 30 % des fertilisant azotés et plus de 15 % des engrais phosphatés (FAO, 2010).Vers une levée du verrou du risque sanitaire : le cas exemplaire d’IsraëlSur le plan sanitaire, malheureusement les données scientifi ques actuelles ne permettent pas de conduire une analyse de risque exhaustive, à part sur de très rares parasites et substances bien connus. C’est le cas en par-ticulier sur le devenir et l’évolution des polluants (patho-gènes, polluants organique persistants) tout au long de la chaîne, de la station d’épuration à la nappe en passant par les installations de stockage et d’irrigation, la plante et le sol dont les capacités de dégradation sont potentiel-lement très fortes. Dans le cas de la recharge des nappes avec des effl uents traités (Australian Guidelines, 2009), il apparaît que les capacités d’oxydation du sol et les temps de séjours importants, permettent de détruire la plupart des polluants organiques émergents, mais aussi d’abattre les pathogènes. À titre d’exemple, si le risque par ingestion est relativement bien étudié, il n’en est rien du risque par inhalation (Anses 8, 2012), sauf pour la legionella, et quelques agents chimiques. Mais leur probabilité d’apparition, ainsi que leurs concentrations dans les eaux usées, restent extrêmement faibles.X Schéma de principe de la conception d’un projet de REUT répertoriant les barrières  à la contamination (cas des eaux usées domestiques avec un usage d’irrigation).6. Organisation mondiale de la santé.  7. Environmental Protection Agency (États-Unis).8. Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation,de l’environnement et du travail.:::::::::::::::::::Sciences Eaux & Territoires n°11 – 2013 55Les techniques d’irrigation Réutilisation maîtrisée des eaux usées :  approfondir les connaissances pour lever les freins et relever les défisConséquence directe, les politiques confondent pré-vention et précaution (Molle et al., 2012). La législation espagnole est fondée sur la maîtrise du risque legionella, même si ce pathgène est rarement présent dans les eaux usées domestiques. Une application équilibrée du prin-cipe de précaution permettrait un développement raison-nable des pratiques de réutilisation, préservant les res-sources de bonne qualité et faisant bénéficier les cultures agricoles des minéraux qui, rejetés dans le milieu aqua-tique le perturbe. En ce sens, la voie choisie par Israël, le pays le plus avancé dans ce domaine est tout à fait intéressante. Il s’agit de considérer le processus dans son ensemble et de répertorier, tout au long du cycle, les barrières 9 à la contamination qui existent. On adapte alors un niveau de protection, aux besoins effectifs liés à la production, à une qualité d’eau classée de 1 (eau usée brute) à 10 (eau potable) et à la technique utilisée (aspersion, goutte à goutte, gravitaire. Le principe est illustré sur la figure X.Irrigation par aspersion et risque sanitaire : ce que disent les experts françaisLa France a publié une réglementation spécifique (arrêté du 2 août 2010) sur l’utilisation des eaux usées traitées pour l’irrigation (les autres usages sont à ce jour pros-crits) qui s’est avérée très limitante pour l’émergence de nouveaux projets 10, car très restrictive sur les usages. L’irrigation par aspersion n’est autorisée qu’à titre excep-tionnel et requérant une phase expérimentale probatoire très onéreuse.Un groupe d’expert rassemblé par l’Anses a cherché à évaluer les risques sanitaires par inhalation, lorsque la REUT est pratiquée sur les cultures et espaces verts avec une irrigation par aspersion. Le groupe a analysé des scé-narios d’exposition à une dizaine de contaminants, en tenant compte des durées et des fréquences d’arrosage sur différents couverts (agricoles ou parcs et jardins) et de la composition granulométrique des jets produits par les grandes familles d’asperseurs. Sept types d’asperseurs ont été identifiés, et pour chacun a été étudié le couple buse/pression le plus couramment utilisé (Molle et al., 2009). Il ressort (Molle et al., 2012) que les concentra-tions maximales en polluants chimiques acceptables pour les populations sans conséquences sanitaires en cas d’inhalation sont en règle générale 102 à 107 fois supérieures à celles trouvées dans les eaux usées traitées (programme AMPERES11 et RSDE 12 ).En ce qui concerne les micro-organismes, l’analyse de risque est impossible car il n’existe pas de données épidémiologiques suffisantes pour établir un lien entre intensité d’exposition et risque de contamination (sauf pour la legionella), ni de données sur la composition microbiologique des effluents traités. Il a donc été iden-tifié une série de dangers à partir de la littérature sans présumer des capacités du mode de distribution (loca-lisé ou sous forme de pluie) à abattre les contaminations par les microorganismes (exposition aux ultra-violets, à l’oxygène, passage d’un milieu aqueux à sec, variation de pression…).Les conclusions du groupe validées par les instances de l’Anses relèvent un besoin de limiter l’exposition au travers de la qualité de l’eau (qualité initiale, stockage, transport, surveillance), des pratiques (conception et gestion des réseaux, maîtrise de la dérive en aspersion, distances de sécurité), de l’information et de l’exposition (restriction d’accès au public, mesures de préventions pour les professionnels).Une nouvelle réglementation française pour 2013pour une seconde vie pour nos eaux usées ?Une nouvelle version de l’arrêté intégrant ces conclu-sions est en cours de préparation pour une nouvelle publication courant 2013, avec en perspective une sim-plification de la procédure de demande d’autorisation, une réduction des coûts liés au montage de dossiers, mais aussi un renforcement du suivi de l’exploitation. Car même si les expériences de long terme connues en France et dans le monde n’ont pas donné lieu à des problèmes sanitaires répertoriés, il reste à améliorer la surveillance épidémiologique autour des sites de REUT, caractériser plus finement le risque aérosol tant du point de vue quantitatif que qualitatif en fonction des patho-gènes présents, et au-delà, mieux comprendre les méca-nismes en jeu dans la dégradation des polluants présents dans les effluents, lors du stockage et par le système eau-sol-plante.Ces améliorations constituent une étape incontournable qui permettra d’une part, de mener les actions de sen-sibilisation pour rassurer usagers et acteurs de la filière, et d’autre part, d’offrir une seconde vie pour nos eaux usées 13. 9. Tout moyen de prévention ou de réduction du danger et/ou du contact entre l’eau usée traitée et un produit ingéré ou touché, permettant une réduction du risque infectieux. 10. En janvier 2012, aucun dossier pour des projets de réutilisation n’avait été déposé.   11. Analyse de micropolluants prioritaires et émergents dans les rejets et les eaux superficielles.12. Réduction des rejets de substances dangereuses dans l’eau.13. http://www.econostrum.info/La-seconde-vie-de-l-eau-depend-de-la-perception-des-usagers_a9752.htmlNicolas CONDOM  Ecofilae2 place Viala, 34060 Montpellier  nicolas.condom@ecofilae.fr www.ecofilae.frBruno MOLLE, Séverine TOMAS, Yves OLIVIER, Matthieu AUDOUARD et Jacques GRANIERIrstea, centre de Montpellier, UMR G-EAU Gestion de l’eau, acteurs et usages361 rue J.F. Breton, BP 5095  34196 Montpellier Cedex 5 bruno.molle@irstea.fr severine.tomas@irstea.fr yves.olivier@irstea.fr matthieu.audouard@irstea.fr jacques.granier@irstea.frLes auteursSciences Eaux & Territoires n°11 – 2013 :::::::::::::::::::56ANSES, 2012, Réutilisation des eaux usées traitées pour l’irrigation des cultures, l’arrosage des espaces verts par aspersion et le lavage des voiries, Avis de l’Anses, Rapport d’expertise collective, disponible sur : http://www.anses.fr/Documents/EAUX2009sa0329Ra.pdf  AUSTRALIAN GUIDELINES 24,  2009, Water Recycling: Managing Health AndEnvironmental RisksManaged AquiferRechargeJuly, http://www.ephc.gov.au/sites/default/fi les/WQ_AGWR_GL__Managed_Aquifer_Recharge_Final_200907.pdfCONDOM, N., LEFEBVRE M., VANDOME, L., 2012, La réutilisation des eaux usées traitées en Méditerranée : retour d’expériences et aide à l’élaboration de projets, Les Cahiers du Plan Bleu, Valbonne, Plan Bleu, n° 11, 63 p.FAO, 2010, The wealth of waste: the economics of wastewater use in agriculture, Food Agricultural Organization, 129 p. LAZAROVA, V., BRISSAUD, F., 2007, Intérêt, bénéfi ces et contraintes de la réutilisation des eaux usées en France, L’eau, l’industrie, les nuisances,n° 299, p. 29-39, http://www.ecoumenegolf.org/XEauXLAZAROVA.pdfMARTIN RUEL, S., CHOUBERT, J.-M., BUDZINSKI, H., MIÈGE, C., ESPERANZA, M., COQUERY, M., 2012, Occurrence and fate of relevant substances in wastewater treatment plants regarding Water Framework Directive and future legislations, Water Science & Technology, n° 65.7, DOI: 10.2166/MOLLE, B., BRELLE, F., BESSY, J., GATEL, D., 2012, Which water quality for which uses? Overcoming over-zealous use of the precautionary principle to reclaim wastewater for appropriate irrigation uses, Irrig. and Drain, n° 61 (supplément 1), p. 87–94, DOI: 10.1002/ird.1662MOLLE, B., HUET, L., TOMAS, S., GRANIER, J., DIMAIOLO, P., ROSA, C., 2009, Caractérisation du risque de dérive et d’évaporation d’une gamme d’asperseurs d’irrigation : application à la défi nition des limites d’utilisation de l’aspersion en réutilisation d’eaux usées traitées, Rapport scientifi que Onema 2009. WINPENNY, J., HEINZ, I., KOO-OSHIMA, S., SALGOT, M., COLLADO, J., HERNANDEZ, F., TORRICELLI, R., 2010, The wealth of waste: The economics of wastewater use in agriculture, FAO Water Report n° 35.En savoir plus...© B. Molle – IrsteaExpérimentations pour mesurer l’effet du vent sur le jet, en vue de l’utilisation de l’aspersion avec des eaux usées. 

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