INFOGRAPHIE. Eau du robinet polluée : de nouvelles technologies au service du traitement de l’eau en Île-de-France

Pesticides, polluants éternels et chlorothalonil ... Selon une étude publiée par l'Anses, Agence nationale de sécurité sanitaire, l'eau du robinet est polluée. Les usines de traitement des eaux, comme celle du SEDIF à Méry-sur-Oise, cherchent des solutions technologiques pour filtrer ses nouveaux polluants et purifier l'eau.

On aperçoit les bâtiments lorsque l’on est positionné sur l’autre rive. Au total, ils sont une douzaine, bordant l'Oise sur près de 500 mètres. À l’intérieur, tout le matériel nécessaire, issu de la haute technologie, pour traiter l'eau prélevée dans la rivière afin de la rendre potable. 

Créée au début du XXe siècle, l'usine de Méry-sur-Oise est gérée par le Syndicat des eaux d'Ile-de-France comme trois autres complexes de traitement des eaux dans la région. Au fil des années, elle a connu de nombreuses évolutions technologiques pour purifier l'eau.

Vers 1960, celle-ci s’équipe d’une filière biologique, aussi appelée conventionnelle, qui utilise déjà des technologies spécifiques pour purifier l’eau. "C’est une filière avec des étapes habituelles de filtration sur sable, de coagulation, de floculation, de décantation, de désinfection, comme par exemple le traitement par ultraviolet, mais aussi de chloration et de filtration sur charbon actif. Tout ceci relève de la filière conventionnelle en matière de traitement de l’eau potable", explique Arnold Cauterman, directeur général des services techniques du SEDIF (Syndicat des eaux d'Ile-de-France).

Puis, un bassin de stockage est créé. Il permet ainsi de faire décanter l’eau provenant de l'Oise de manière naturelle, avant que celle-ci n’entre dans l’usine.

Une usine à la pointe de la technologie : la nanofiltration

Quelques années plus tard, face à la croissance démographique de la région parisienne, le SEDIF décide alors d’augmenter la capacité de l’usine. De nouveaux bâtiments sont construits et une seconde filière de traitement est mise en place en 1999. Elle utilise un procédé novateur : la nanofiltration. "C’est une filière de traitement dite membranaire. Il en existe plusieurs dans cette branche : la microfiltration, l’ultrafiltration et la nanofiltration. Cela signifie que les pores qui constituent le filtre, qui est une membrane, sont minuscules. Ils ne représentent qu’un milliardième de mètre, beaucoup plus fin qu’un cheveu", pointe Arnold Cauterman, directeur général des services techniques du SEDIF. Et d’ajouter : "s’il a été décidé de mettre en place cette technologie, c’est parce qu’elle permet d’éliminer un grand nombre de micropolluants présents dans notre eau de surface."

Cette membrane joue le rôle d’une barrière physique. L'eau passe à travers celle-ci car elle est percée de minuscules petits trous. Ceux-ci sont de l’ordre du nanomètre.

Résultat, seules les molécules d’eau vont réussir à traverser cette membrane ainsi que quelques ions et quelques micropolluants, en petite quantité. "Ces membranes sont roulées sur elles-mêmes, mais si on les étalait toutes, cela représenterait 340 000 m2 de surface filtrante", souligne Sylvie Thibert, ingénieure qualité de l’eau et gestion des risques sanitaires au SEDIF.

Que ce soit pour la filière conventionnelle ou la membranaire, des traitements de désinfection sont aussi pratiqués en amont. "Il y a par exemple les traitements par ultraviolet. Ils sont très bien adaptés pour éliminer les parasites. On a également des traitements par ozonation, très important en matière de destruction des germes. Et puis également un traitement par chloration", précise l’ingénieure du SEDIF.

Aujourd’hui l’usine de Méry-sur-Oise, dans le Val d'Oise, produit environ 340 000 mètres cubes d’eau potable par jour. La moitié de cette eau provient de la filière conventionnelle, l’autre de la filière membranaire nanofiltrée.

L'eau du robinet que vous buvez est-elle polluée ?

Et pourtant, malgré la mise en place de ces différentes techniques de filtration et purification, l'eau du robinet est polluée, affirme l'Anses, l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail. Conséquence notamment de l'utilisation de pesticides ou dérivés du pétrole en agriculture.

Ce rapport de l'Anses publié le 6 avril dernier met à mal nos certitudes sur la qualité de l'eau que nous buvons tous les jours. Il révèle en effet l’existence de métabolites de chlorothalonil dans l'eau courante de nos robinets. Il s’agit de résidus d'un pesticide pourtant interdit depuis mai 2020. Nom de code : R471811. Plus précisément il s'agit d'un fongicide qui a longtemps été utilisé dans de nombreuses cultures : vignes, céréales, pommes de terre. Après usage, ce produit se dégrade pour former des dérivés chimiques, appelés métabolites, qu’on retrouve dans les sols et dans l’eau souterraine. 

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Des filières de traitement qui s’adaptent

Ainsi les filières de traitement doivent s'adapter. En Île-de-France, 97% de l’eau qui arrive dans les trois usines du SEDIF (Méry-sur-Oise, Choisy-le-Roi et Neuilly-sur-Marne) est issue des fleuves ou des cours d’eau.

À Méry-sur-Oise, l'eau est prélevée dans l’Oise. Ce qui la rend plus vulnérable face aux différentes pollutions. "Les ressources de surface n’ont pas de protection naturelle vis-à-vis des pollutions. Contrairement aux nappes phréatiques qui sont protégées par des couches de sol, des couches de roche, là, l’eau se trouve dans les cours d’eau. Les cours d’eau sont le réceptacle des effets des activités humaines", explique Sylvie Thibert, ingénieure qualité de l’eau et gestion des risques sanitaires au SEDIF. Et de poursuivre :

"Que ce soit des activités agricoles, des activités industrielles ou domestiques. On a donc des ressources qui vont contenir des contaminants. Il peut se produire aussi des évènements : des accidents ou des évènements naturels. Donc on a une qualité d’eau brute qui est variable en fonction des saisons et des évènements qui peuvent se produire. Ainsi nous devons avoir des filières de traitement susceptibles de s’adapter à ces variations. Si vraiment il y a une dégradation extrême de la qualité de l’eau qui dépasse les possibilités de traitement des usines, dans ce cas-là on pourra même arrêter un temps l’usine. 

Sylvie Thibert se veut rassurante : "Mais si c’est une pollution qu’on ne connaît pas du tout et ne sait pas si la filière saura la traiter, dans ce cas-là on va arrêter l’usine et on va arrêter de pomper. On va attendre que la nappe polluante passe devant la prise d’eau. C’est l’avantage d’un cours d’eau."

Selon l’ingénieure, la plupart des alertes pollutions seraient relatives aux hydrocarbures : "donc la nappe [de pollution, Ndlr] va passer en quelques heures." Selon elle, la particularité de l'usine de Méry-sur-Oise est d’avoir un bassin d’eau brut que n’ont pas les usines de Choisy-le-Roi et de Neuilly-sur-Marne. Celui-ci est rempli en pompant dans l’Oise. "Et si jamais il y a une pollution sur l’Oise on peut isoler le bassin de la rivière et l’usine va continuer à fonctionner en prélevant dans ce bassin d’eau brut."

Avec un total de 3 jours d’autonomie, l’usine de Méry-sur-Oise ne s’est quasiment jamais arrêtée. Même avec une pollution, elle peut continuer de fonctionner sur cette réserve d’eau brute, le temps que la pollution passe devant la prise d’eau.

Une eau surveillée en temps réel

Pour obtenir une eau pure, consommable par les usagers, des analyses sont pratiquées. La qualité de l’eau prélevée est contrôlée afin de pouvoir adapter le traitement dans les usines. Une surveillance en continu est pratiquée, via des outils technologiques comme des analyseurs. "On analyse l’eau toutes les 3 minutes. On a des analyseurs sur tous les types d’eau", explique Sylvie Thibert. Elle ajoute : "on a des analyseurs en entrée d’usine qui vont mesurer la qualité de l’eau brute qui entre dans l’usine. On a des analyseurs sur l’eau produite. Donc pour s’assurer en continue de la qualité de l’eau qu’on va envoyer dans le réseau. Et puis on a aussi des analyses en continu sur la filière." Certaines technologies permettent même de faire ces mesures automatiquement et en quasi-temps réel. Objectif : faire remonter les informations le plus rapidement possible.

Tous ces appareils sont connectés au poste de commande de l’usine. Ainsi, celui-ci sait exactement quelle est la qualité de l’eau en temps réel. 

"Il y a énormément de capteurs sur les installations qui permettent de renseigner l’exploitant à tout moment sur les conditions de fonctionnement de l’installation"

Sylvie Thibert, ingénieure qualité de l’eau et gestion des risques sanitaires au SEDIF

Certains paramètres vont être recherchés comme la température, la conductivité, le PH, la teneur en matière organique, les particules qui sont en suspension dans l’eau, mais aussi le taux de nitrates par exemple. "On mesure un certain nombre de paramètres pour nous aider à bien ajuster les traitements. On doit surveiller la qualité de l’eau qui est produite, l’eau qui est envoyée dans le réseau parce qu'il faut qu’on s’assure qu’elle correspond bien aux normes de la réglementation sur l’eau potable", note l'ingénieure du SEDIF.

Des mesures sont aussi pratiquées à l’intérieur de l’usine pour s’assurer que les différentes étapes de traitement se font dans les bonnes conditions, et qu’il n’y a pas de défaillances. Selon les types de défaillance, des procédures sont mises en place. Il y aurait entre "10 à 15 alertes pollutions par an, par cours d’eau". Toutes les données issues des analyses sont ensuite envoyées dans un laboratoire spécialisé afin de pouvoir les étudier.

Certains pesticides sont plus surveillés que d’autres. En Île-de-France, dans les installations du SEDIF, on scrute attentivement par exemple ceux qui vont être utilisés dans les zones agricoles à l’amont de l’usine de traitement de l’eau.

Lutter contre les nouvelles molécules, un défi pour les ingénieurs du SEDIF

Dans chaque usine, un contrôle sanitaire est mis en place. Il s’attache à rechercher les paramètres réglementés. Comme les PFAS, aussi surnommés "polluants éternels". Ce sont des substances per- et polyfluoroalkylées. Elles représentent une large famille de plus de 4.000 composés chimiques. Antiadhésives, imperméabilisantes, résistantes aux fortes chaleurs, les PFAS sont largement utilisés depuis les années 1950 dans divers domaines industriels et produits de consommation courante : textiles, emballages alimentaires, mousses anti-incendie, revêtements antiadhésifs, cosmétiques ou encore produits phytosanitaires.

À côté de ces "polluants éternels", depuis quelques mois, une nouvelle molécule a donc fait son apparition. Un polluant émergent : le fameux chlorothalonil. Ce métabolite a été classé par l’Agence sanitaire comme "pertinent" : "C’est-à-dire qu’il faut donc le considérer et le traiter comme un pesticide", explique Sylvie Thibert du SEDIF. "Le chlorothalonil ça fait que 6 mois que le SEDIF a trouvé un laboratoire qui analyse ce métabolique du chlorothalonyl avec une méthode qui est accréditée et fiable. Avant, nous n’avions pas les moyens de doser cette molécule".

"Dans les eaux en Île-de-France, les mesures portant sur le chlorothalonil sont supérieures à 0,1 microgramme par litre, mais inférieures à 3 microgrammes par litre. Donc l’eau peut continuer à être consommée", rassure néanmoins Sylvie Thibert. 

Pour le SEDIF, les filières traditionnelles n’auraient quasiment aucun effet sur cette molécule, contrairement à des filières membranaires de traitement de l'eau. "On a constaté à Méry-sur-Oise avec notre filière membranaire, que les membranes étaient très efficaces. En sortie de membrane, on ne retrouve plus trace de ce métabolite. D’où l’intérêt de compléter les filières avec cette étape de traitement, qui permet de retenir plus efficacement plus de micropolluants.

Développer l’osmose inverse basse pression

Aujourd'hui l’enjeu pour le Sedif est d’innover et adapter ses usines à ces nouveaux polluants. Le syndicat des eaux d’Île-de-France souhaite ainsi investir dans ses 3 usines. Plus de 800 millions d’euros au total avec une promesse : filtrer encore plus pour obtenir l'eau la plus pure possible.

Il souhaite mettre en place l’osmose inverse basse pression. "Ce sont des filtres 100 fois inférieurs à la nanofiltration", explique Arnold Cauterman, directeur général des services techniques du SEDIF. "Nous sommes dans l’anticipation de ce qui est en train de se passer en matière de préservation de la santé", se félicite-t-il.

Cette osmose inverse basse pression se fait tout comme la nanofiltration avec des membranes. Mais celles-ci sont encore plus performantes que ce procédé. Selon Adrien Richet, ingénieur chargé de l’étude de la filière membranaire au SEDIF, ce système est capable de filtrer les plus minuscules impuretés. Tout comme la nanofiltration, l’eau va pénétrer dans les interstices de la membrane et avec la pression, elle va passer jusqu’à un tube central. À la sortie les micropolluants sont récupérés.

L’osmose inverse est une technologie ancienne qui date des années 60. Au départ, elle était utilisée pour le dessalement de l’eau de mer ou pour traiter la matière saumâtre. "Mais ici ce n’est pas la même technologie. C’est le même principe technologique mais la différence entre les deux c’est qu’en osmose inverse basse pression, quand on fait du dessalement d’eau de mer, on doit déminéraliser puis reminéraliser. Or ici, on n’aura pas besoin de reminéraliser car on a un système mixte osmose inverse basse pression et nanofiltration qui permet de ne pas reminéraliser", tient à souligner le directeur des services techniques.

Le projet portera sur les trois usines. Méry-sur-Oise qui possède déjà une filière membranaire se prépare à accueillir cette nouvelle technologie en 2025-2026. Elle prévoit de mixer l’osmose inverse basse pression avec la nanofiltration. "On doit remplacer les membranes de Méry-sur-Oise", souligne Adrien Richet, ingénieur chargé de l’étude de la filière membranaire au SEDIF. "Elles sont en fin de durée de vie. Une membrane cela dure entre 7 à 8 ans. Et on profite de ce changement pour les remplacer par un mélange entre les membranes dites de nanofiltration et celles dites d’osmose inverse basse pression. L’objectif final est d’avoir la minéralité qu’on attend et en même temps l’arrêt des particules".

Quant aux usines de Choisy-le-Roi et de Neuilly-sur-Marne, l'échéance est prévue en 2030-2032. Le projet prévoit la construction de nouveau bâtiment pour mettre en place la filière membranaire, puisque ces deux usines ont pour l’instant une filière conventionnelle. Dans ces deux usines une étape de traitement sera ainsi ajoutée. "Ce sera aussi un mélange de membranes de nanofiltration et d’osmose inverse basse pression. Il faudra construire le bâtiment, les pompes. L’investissement sera beaucoup plus important sur Choisy et Neuilly que sur Méry", poursuit l’ingénieur du SEDIF.

Un projet qui ne fait pas l’unanimité

Moins de polluants et une eau plus pure avec cette technologie mixte osmose inverse basse pression et nanofiltration. Pour entretenir les installations, des produits sont nécessaires comme le phosphore : "C’est pour éviter que les membranes ne se colmatent, ces produits permettent de ne pas boucher les trous des membranes", explique Adrien Richet, ingénieur chargé de l’étude de la filière membranaire au SEDIF.

Un problème pour les opposants au projet. "Actuellement ces produits ne sont pas dans le processus de traitement de l’eau", Jean-Claude Oliva, directeur de Coordination Eau Ile-de-France. "Nous ne savons pas précisément les produits qu’ils vont utiliser et s’ils ne seront pas rejetés dans les cours d’eau". Le SEDIF, lui se veut rassurant et précise qu’un traitement spécifique concernant le phosphore devrait être mis en place. "Avant le rejet dans les cours d’eau, on aura un traitement adapté pour abattre le maximum de phosphore. On sera largement dans les dosages autorisés et dans les objectifs de la police de l’eau", tient à souligner Adrien Richet du SEDIF.

Autre argument des opposants, la consommation d’énergie engendrée par ce projet et son coût. "Il est surdimensionné. Au final on réduit un peu les micropolluants mais pas tant que cela et par contre on consomme beaucoup plus d’énergie", insiste Jean-Claude Oliva. L’eau coûtera en effet un peu plus chère : 3 à 4 euros supplémentaires par mois et par foyer.

Mais le Syndicat des eaux d’Île-de-France l’assure, au final ses clients seront largement gagnant. Avec moins de calcaire, les appareils électroménagers consommeront moins d’électricité et dureront donc beaucoup plus longtemps.

Une autre innovation : le charbon actif micro-grain à renouvellement continu

À côté des technologies membranaires comme la nanofiltration ou l’osmose inverse basse pression, d’autres techniques de traitement existent pour lutter contre les nouveaux polluants. Comme celle basée sur des réacteurs de charbon actif en lit fluidisé, à renouvellement continu.

Cette technologie a été mise en place dernièrement à l’usine de traitement d’Orly 2, gérée par Eau de Paris qui utilise l’eau de la Seine et qui alimente en eau potable Paris intra-muros, soit 3 millions d'usagers.

"Le charbon actif micro-grain est ainsi en suspension dans le réacteur et permet de filtrer", explique Alban Robin, directeur de la ressource en eau et de la production chez Eau de Paris. "Ce sont des petits grains très fins qui flottent sur un lit de plusieurs mètres de hauteur. Ils sont en suspension dans l’eau. Et comme les grains sont très fins cela a une action très efficace sur les micropolluants. C’est un nouveau traitement mis en place depuis quelques mois. C’est toute une nouvelle filière de traitement."

L’objectif était avant tout "d’améliorer le traitement vis-à-vis des micropolluants", souligne Alban Robin, directeur de la ressource en eau et de la production chez Eau de Paris. 

Résultat, une partie de l’usine a ainsi été rénovée. Dans celle-ci a été mis en place un traitement à base de charbon actif, constitué de houille ou de noix de coco. "C’est un produit qui est noir très poreux. C’est du carbone. Et il permet de retenir, "d’adsorber" et ainsi de capter la matière organique et surtout les micropolluants, dont notamment les pesticides", précise-t-il. "La très grande majorité des pesticides va être très bien traitée, mais il restera tout de même une petite minorité."

Si Eau de Paris a opté pour cette solution technique, c’est aussi pour son côté écologique. 

Pour l’instant il n’est pas prévu qu’ils étendent ce projet à leurs autres usines, "mais il n’est pas impossible qu’on le duplique si cela nous semble pertinent et si cela s’avère nécessaire", note Alban Robin.

Les chercheurs des laboratoires d'Eau de Paris travaillent aussi sur des programmes afin de développer des nouvelles technologies dans le traitement des eaux. "Ils travaillent sur les problématiques de demain, sur les aspects microbiologiques, chimiques et sur les process de traitement. Il joue un rôle de vigie."

Et de conclure : "L’objectif est d’essayer de voir quelles peuvent être les problématiques de demain et savoir quels nouveaux polluants est-on susceptible de trouver dans l’eau ."