Recycler les eaux usées pour l’irrigation

Recycler les eaux usées 2

La réunion de trois disciplines (l’écologie mathématique, le génie chimique et le génie biologique) permet d’améliorer le recyclage des eaux usées pour l’agriculture.

Le pourtour méditerranéen souffre d’un manque d’eau aggravé par un des taux de croissance de population les plus importants au monde. Pour tenter de résoudre ce problème, des membranes filtrantes sont adaptées à des réacteurs biologiques afin de recycler les eaux usées pour l’irrigation des cultures. Des modèles mathématiques développés par des équipes euro-méditerranéennes contribuent à améliorer ces systèmes.

Le recyclage des eaux usées est une voie prometteuse pour pallier le manque d’eau du bassin méditerranéen. Néanmoins, la qualité des effluents utilisés requiert une attention particulière. Les micropolluants organiques et les micro-organismes pathogènes présents dans les eaux usées ne doivent pas se retrouver en contact avec les cultures. Pour pallier cette difficulté, des membranes filtrantes sont ajoutées à des réacteurs biologiques – largement répandus dans le domaine du traitement de l’eau. Elles créent une barrière physique infranchissable pour les virus et autres bactéries pathogènes. Leur présence implique également une augmentation du temps de séjour de la biomasse dépolluante dans les réacteurs, ce qui améliore les performances de ces technologies. Toutefois, les pores de ces membranes ont une fâcheuse tendance à se boucher, ce qui limite les performances d’épuration du système. Ces techniques de recyclage sont loin d’être optimales et la filière, bien que techniquement viable, ne se développe que très peu.

Le réseau euro-méditerranéen TREASURE (Treatment and Sustainable Reuse of Effluents in semiarid climates) a pour objectif le développement de technologies innovantes de traitement permettant la réutilisation sûre des eaux usées en agriculture dans les régions semi-arides du bassin méditerranéen. Les chercheurs utilisent des modélisations mathématiques pour tenter d’apporter des solutions au problème de colmatage des membranes. D’une part, il s’agit de proposer des modèles complets, qui prennent correctement en compte de nombreux processus physiques et biologiques, ainsi que leurs possibles interactions. D’autre part, ces modèles doivent être assez simples (en particulier peu coûteux en temps de calcul) afin de faire facilement varier les nombreux paramètres du système et ainsi permettre d’optimiser son fonctionnement.

Sur le plan méthodologique, les modèles utilisés sont issus à la fois de l’écologie mathématique et du génie chimique et biologique. Ils sont tout d’abord analysés et validés en confrontant leurs prédictions à des données expérimentales. Puis, à partir de ces modèles parfois complexes, des techniques de réduction de modèles permettent de fournir aux utilisateurs des versions simplifiées mais fidèles, facilitant l’optimisation du système. Plus récemment, le projet franco-algérien NuWat (Numerics for Water Treatment research) a mis l’accent sur le développement logiciel pour la simulation et la commande numérique des outils développés au sein de TREASURE.

Brève rédigée par Jérôme Harmand (INRA Narbonne), Fabien Campillo (INRIA Montpellier) et Brahim Cherki (Université Aboubekr Belkaid).

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