Les évènements météorologiques extrêmes attribués au changement climatique font désormais partie intégrante de la vie quotidienne de millions de personnes dans le monde. Les reportages faisant état de violentes tempêtes, de pluie, de vents violents et d’inondations soudaines sont un phénomène presque quotidien. A l’automne 2024, l’Europe centrale et l’Europe du Sud ont subi des précipitations exceptionnellement fortes qui ont battu des records nationaux dans de nombreux pays, provoquant des inondations qui ont entraîné des pertes en vies humaines et des dégâts se chiffrant en milliards d’euros.

L’une des conséquences les plus graves de ce type d’évènements est le débordement des réseaux d’égouts qui transportent les eaux usées et les eaux pluviales dans les mêmes infrastructures. Lorsque la quantité de pluie dépasse la capacité nominale du système, elle déborde dans les eaux de surface locales. Non traités, ces rejets peuvent causer des dommages considérables aux eaux de surface réceptrices, car ils peuvent contenir des eaux usées brutes, des eaux de ruissellement agricoles contenant des bactéries et des virus comme contaminants indésirables.

“Les débordements des réseaux unitaires peuvent avoir des conséquences considérables et une grande portée, tant en termes environnementaux qu’économiques” déclare Henrick Rasmus Andersen, professeur d’innovation technologique de l’eau à l’Université technique du Danemark. “Au-delà des impacts négatifs sur la flore et la faune aquatiques, comme l’eutrophisation, les eaux de surface peuvent-être polluées par de l’azote, du phosphore et d’autres polluants chimiques qui peuvent avoir un impact négatif sur l’environnement. A cela s’ajoute le risque très réel d’épidémies graves dues à des virus ou à des bactéries comme e.Coli par exemple”.

Les débordements d’égouts unitaires peuvent avoir des conséquences considérables sur l’environnement et les économies locales.

D’un point de vue économique et social, les déversements d’égouts unitaires nuisent aux communautés locales en limitant ou en empêchant complètement l’utilisation des plans d’eau locaux à des fins récréatives, ce qui a un effet négatif sur les entreprises locales des secteurs du tourisme et de l’alimentation et des boissons. “A Copenhague, où le port a été ouvert à un usage récréatif en 2002, les pertes économiques liées aux fermetures dues aux débordements de réseaux unitaires ont conduit à la construction de bassins de rétention pour limiter la fréquence de ces événements” explique M Andersen. Cependant, avec la multiplication des épisodes de pluies extrêmes, cela n’a pas suffi à résoudre pleinement le problème.

Comme le souligne M. Andersen, il est impossible pour les autorités d’interdire aux municipalités d’avoir des évènements de déversements d’égouts unitaires. En effet, il serait peu pratique de concevoir des réseaux d’égouts entièrement destinés aux précipitations extrêmes. Ce que les autorités peuvent faire, c’est d’exiger des améliorations dans les réseaux d’égouts et examiner leurs conceptions pour s’assurer que les systèmes soient équipés de manière optimale pour y faire face lorsqu’ils se produisent. “Il existe une forte pression politique pour améliorer la qualité des eaux de baignade, ainsi que des pressions médiatiques pour faire de même”, souligne M. Andersen. “Le programme Pavillon bleu de l’UE rend très visible la perte du drapeau bleu d’une zone, ce qui contribue à garantir que les eaux restent à un niveau élevé, en particulier dans les périodes politiquement sensibles comme les périodes électorales.”

Méthodes physiques et chimiques couplées dans la lutte contre les déversements d’égouts unitaires

La première étape pour lutter contre les faibles déversements d’égouts unitaires consiste à ajouter un réservoir sous-marin dans lequel l’eau peut s’écouler pendant l’évènement. Une fois la crise passée, l’eau est ensuite évacuée vers les égouts pour y être traitée. Pour les débordements d’égouts unitaires légèrement plus importants, nous pouvons construire des structures de trop-plein, une partie du trop-plein étant acheminée vers des zones de ruissellement, généralement des espaces verts tels qu’un parc ou un terrain de football, loin des eaux de baignade ou des habitations. L’eau peut ensuite être récupérée et traitée ultérieurement.

“La prochaine approche consiste en un traitement avec des produits pour désinfecter l’eau et éliminer les particules à l’aide de coagulants et de floculants”, explique M. Andersen. La désinfection par voie chimique de l’eau est le domaine de spécialisation de M. Andersen, et il a publié des recherches aux côtés, entre autres, de Ravi Kumar Chhetri, chercheur principal du département d’ingénierie de l’environnement et des ressources, et de Jesper Berner de Kemira, directeur des ventes des solutions digitales de Kemira en Europe.

Leur article, Désinfection chimique des eaux de débordement des égouts combinés à l’aide d’acide performique ou d’acide péracétique, étudie l’utilisation de deux différents traitements chimiques pour désinfecter les débordements d’égouts unitaires : l’acide performique et l’acide péracétique.
Une étude a examiné l’efficacité de ces traitements sur les bactéries e.Coli et entérocoques dans le cadre d’expériences pilotes préalablement à un essai terrain.

“Le plus grand défi avec les débordements d’eaux pluviales est qu’ils se produisent rarement, de sorte que vous ne pouvez pas investir trop massivement dans des structures de rétention physiques juste au cas où”, explique M.Chhetri. “Les eaux pluviales s’écoulent rapidement et leur composition change également très rapidement, ce qui les rend uniques en termes de défis liés au traitement de l’eau. L’optimisation du traitement chimique est très difficile avec ces flux”.

L’étude a démontré que l’acide peracétique et l’acide performique étaient efficaces contre les bactéries, bien que l’acide peracétique nécessite un temps de contact beaucoup plus long que l’acide performique. De plus, l’acide peracétique a montré un léger effet toxique sur les débordements de réseaux unitaires, alors que l’acide performique n’a montré aucun effet de ce type.

“Les résultats suggèrent que l’acide peracétique est plutôt adapté au traitement des débordements d’égouts lorsque ceux-ci se produisent dans des installations permettant un long temps de séjour, de l’ordre de plusieurs heures. L’acide performique, en revanche, est très efficace à faibles doses avec un temps de contact court d’environ 20 minutes” explique M. Chhetri. “Etant donné que les inondations se produisent de manière imprévisible et souvent dans des endroits dépourvus de structure de rétention, cela rend l’acide performique plus adapté pour les situations de débordements d’égouts”.

L’acide peracétique et l’acide performique sont efficaces contre les bactéries e.Coli et Entérocoques mais l’acide peracétique nécessite un temps de contact beaucoup plus long que l’acide performique.

Pour que la désinfection chimique soit viable dans des situations réelles, elle nécessite un traitement hautement toxique pour les bactéries et faiblement toxique pour la vie aquatique. “L’acide performique est véritablement la seule désinfection chimique qui offre ces deux avantages”, explique M. Berner. “Il est très efficace contre les bactéries et les pathogènes et se dégrade très rapidement dans l’eau traitée. Les résidus sont biodégradables et toute toxicité à court terme autour du trop-plein peut-être gérée efficacement.

M. Berner poursuit en expliquant qu’un grand avantage de ce type de traitement est que les systèmes et équipements nécessaires à son application peuvent facilement être intégrés dans l’infrastructure de traitement de l’eau existante au lieu de nécessiter d’importantes dépenses d’investissement. ‘Cela donne à la désinfection chimique un avantage sur les méthodes comme la désinfection aux UV, par exemple, qui peuvent-être coûteuses à construire et à entretenir, et qui nécessitent néanmoins une certaine forme de filtration avant l’étape UV elle-même’.

La désinfection automatisée sans chlore est déjà une réalité

Kemira KemConnect DEX est une solution éprouvée pour la désinfection chimique de tous les types d’eau – de l’eau brute aux eaux usées industrielles et municipales en passant par les débordement d’eaux pluviales. Son ingrédient secret est l’acide performique, fabriqué sur place dans une unité spécialement conçue et fournie par Kemira. L’unité nécessite simplement une alimentation électrique, une alimentation en eau pour rincer le système et un temps de contact suffisant pour une désinfection efficace. Kemira fournit un support d’application complet ainsi que la livraison des précurseurs nécessaires à la production d’acide performique, la fourniture et l’installation d’équipements de dosage, ainsi que des outils de contrôle et de surveillance.

“KemConnect DEX a par exemple été utilisé pour traiter les eaux usées de l’une des plus grandes stations d’épuration d’Europe à Paris pendant les Jeux Olympiques”, explique M. Berner. “Cela contribue également à sécuriser les saisons balnéaires estivales dans des destinations touristiques comme Biarritz ou Etretat, en France”.

Avec KemConnect DEX, l’acide performique peut être dosé exactement au point de débordement, donnant au traitement chimique le temps de contact maximum avec l’eau.

La concentration exacte du traitement dosé peut être vérifiée à l’aide d’un test spécialement développé permettant de quantifier le résiduel.

Bénéfices immédiats et mesurables en cas de débordements critiques

“La désinfection à l’acide performique est une solution idéale partout où il y a une importante population d’utilisateurs d’eau à des fins récréatives et où les débordements d’eaux pluviales peuvent avoir des effets très dommageables sur les écosystèmes locaux et sur l’économie”, souligne M. Andersen. “Ces systèmes nécessitent peu d’investissement, peu d’entretien et surtout, ne sont pas toxiques ? Cela les place en pôle position lorsqu’il s’agit de travailler avec les autorités pour développer de nouveaux systèmes de traitement qui aideront les villes à faire face aux événements météorologiques de plus en plus fréquents et graves causés par le changement climatique.