Echantillonnage d’un cours d’eau à partir d’un pont (Orléans, 2023).
© BRGM - P. Moreau
Enjeux et besoins
La surveillance des cours d’eau et des eaux souterraines met en évidence la présence de micropolluants organiques (comme par exemple des molécules pharmaceutiques, des résidus de plastique comme les bisphénols, des pesticides…) dont certains sont ubiquitaires, persistants, biologiquement actifs, et/ou perturbateurs endocriniens. Leur présence pourrait être liée notamment à un abbatement (c’est-à-dire la réduction de leur concentration) insuffisant dans les stations d’épuration. Face à ce constat, un besoin de développer des éco-procédés plus efficaces se fait sentir afin de réduire les rejets de ces molécules dans l’environnement, d’autant que les eaux usées traitées peuvent être utilisées pour arroser des espaces publics, notamment des parcs et jardins. Ce dispositif de réutilisation des eaux usées (REUT), mis en œuvre notamment par Orléans Métropole, partenaire de ce projet, présente de nombreux avantages face aux pressions croissantes sur la ressource en eau disponible.
Dans ce contexte, ce projet se propose :
- d'élaborer de nouveaux carbones activés et biochars à partir de déchets agricoles végétaux lignocellulosiques de la Région Centre-Val de Loire non valorisés et de les tester en conditions réelles de traitement des eaux,
- d'évaluer l'impact de la REUT sur les sols et eaux souterraines en lien avec l'arrosage du parc floral de la Source avec l’eau traitée de la station voisine.
Matières premières testées dans le projet BIOSEPUR et les charbons actifs correspondants.
© ICMN - Benoit Cagnon et Antoissi Mohamed-Ali
Premiers résultats
Plusieurs carbones activés et biochars ont été élaborés dans le cadre du projet BIOSEPUR à partir de précurseurs lignocellulosiques et leurs propriétés ont été comparées à celles de produits commerciaux. Les matières premières ont été fournies par la chambre d’agriculture du Cher. Il s’agit de résidus agricoles de paille de colza, de lin et de panic érigé (swichgrass). Ils ont été transformés en carbones activés par différents procédés. Des cinétiques et des isothermes d’adsorption de carbamazépine et de sulfaméthoxazole (polluants cibles) ont été réalisées pour estimer la capacité d'adsorption de ces matériaux poreux.
Ces biomatériaux doivent répondre à plusieurs objectifs, en termes de performances économique et environnementale, et d'efficacité de traitement des molécules cibles. Après l’étape de caractérisation en laboratoire, il est prévu de les tester dans des conditions réelles de traitement des eaux, avec un suivi de leur capacité d'abattement. Parallèlement à cette étude d’optimisation d’élaboration de carbones activés à partir de résidus agricoles, des tests d’adsorption en régime continu sur colonne de carbones activés ont été réalisés afin d’optimiser les paramètres (débits, hauteur de colonne, masse de carbone activé…). Ces tests sont réalisés avec des carbones activés commerciaux fournis par Jacobi Carbons, partenaire industriel de ce projet.
Echantillonnage de sols (Orléans, 2024).
© BRGM - P. Moreau
Concernant le second axe de ce projet, l’objectif est d'évaluer l'impact de la REUT sur les milieux récepteurs : sols et eaux souterraines. Le parc floral d'Orléans-La Source est le site d'étude car il est arrosé en été avec de l’eau traitée de la station d’épuration voisine. Les caractéristiques de sorption des molécules ciblées par le projet (AMPA, benzotriazole et aténolol) doivent être évaluées au laboratoire via des expérimentations en condition d’équilibre et/ou sous des conditions d'écoulement.
Plusieurs échantillons de sol ont été prélevés en différents lieux du parc floral. Des études cinétiques et thermodynamiques (isothermes) de sorption des molécules benzotriazole, de l'aténolol et de l’AMPA sont réalisées sur deux de ces sols.
Rôle du BRGM
Le BRGM est leader de la tâche visant à étudier le transfert des molécules cibles dans les sols du parc floral et réalise à ce titre toutes les expérimentations de cette tâche ainsi que les analyses.
Les analyses des molécules cibles du projet dans les conditions environnementales sont également réalisées dans les laboratoires du BRGM.
Partenaires
Le BRGM est l'un des 6 partenaires du projet BIOSEPUR (valorisation de la BIOmasse et traitement par le Sol pour l'EPURation des eaux usées) qui est un projet de recherche d’intérêt régional, financé par la région Centre-Val de Loire (convention n°2022 - 00150391). Ce projet a débuté en octobre 2022, pour une durée de 46 mois. Il est coordonné par le laboratoire Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (ICMN), unité mixte CNRS/Université d’Orléans.
- Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (ICMN - UMR 7374 CNRS), coordinateur du projet
- BRGM - Direction de l’Eau
- JACOBI CARBONS France
- Orléans Métropole
- Chambre d’agriculture du Cher
- Institut de Combustion Aérothermie et Réactivité et Environnement (ICARE)
Le projet est labellisé VEGEPOLYS et AQUANOVA.
