L'augmentation constante des quantités d'eau utilisée et d'eaux usées produites par les communautés urbaines et les industries dans le monde présente des risques pour la santé et l'environnement. Les pays s'efforcent de trouver des moyens sûrs, respectueux de l'environnement et rentables pour traiter et éliminer les eaux usées. Parallèlement, on s'intéresse davantage au rôle que la sylviculture, traditionnellement rurale, peut jouer dans l'amélioration de l'environnement urbain et périurbain. On peut concilier ces deux préoccupations, notamment en recyclant les eaux usées urbaines (à la fois les eaux d'égout et les affluents industriels) pour irriguer des forêts, des plantations forestières, des espaces verts et des arbres d'agrément.
Dans le contexte de changement climatique, la préservation des ressources en eau devient une priorité pour lutter contre le stress hydrique. En matière d’irrigation agricole, la réutilisation des eaux usées traitées (REUT) apparaît comme une solution locale idéale pour soulager les pressions sur la ressource. Cependant, de vraies mesures de sobriété devront lui être associées. La réutilisation des eaux usées est un enjeu politique et socio-économique pour le développement futur des services d’eau potable et d’assainissement à l’échelle mondiale. Elle présente, en effet, l’avantage majeur d’assurer une ressource alternative permettant de limiter les déficits en eau, de mieux préserver les ressources naturelles et de pallier aux pénuries d’eau engendrées par les changements climatiques.
Historique et développement du recyclage des eaux usées
Le recyclage des eaux usées pour l'irrigation est probablement aussi ancien que l'agriculture elle-même, mais leur utilisation contrôlée à grande échelle ne remonte qu'au siècle dernier, lorsqu'ont été créés les fameux champs d'épandage en Europe, en Australie, en Inde et aux États-Unis, afin d'évacuer les eaux usées et de lutter contre la pollution des rivières. Même si des cultures étaient produites dans ces champs d'épandage, la production agricole était secondaire. Il y a aussi des exemples de champs d'épandage où des plantations d'arbres étaient irriguées par les eaux usées, telles que l'établissement d'El-Gabal El-Asfar situé à environ 30 km au nord-est du Caire. À l'origine, une plantation d'arbres de 200 ha a été créée en 1911 pour éliminer les eaux d'égout de la ville. Au milieu des années 80, la forêt a été transformée en zone de production d'agrumes, de céréales et de légumes.
Au cours de ce siècle, et en particulier depuis une vingtaine d'années, l'irrigation des cultures avec les eaux usées des villes est devenue une pratique plus courante, surtout dans les zones arides et semi-arides des pays développés et des pays en développement. Le recyclage contrôlé des eaux usées, traitées ou non traitées, en irrigation est maintenant largement pratiqué en Europe, aux États-Unis, au Mexique, en Australie, en Chine, en Inde et au Proche-Orient et, dans une moindre mesure, au Chili, au Pérou, en Argentine, au Soudan et en Afrique du Sud. D'ores et déjà, certains pays, états et grandes métropoles (Australie, Californie, Chypre, Espagne, Floride, Israël, Jordanie, Malte, Singapour…) ont des objectifs ambitieux de satisfaire de 10 à 30%, voire jusqu’à 60% de leur demande en eau par la réutilisation des eaux usées épurées.
Avantages productifs et environnementaux
Le recyclage des eaux usées urbaines en irrigation offre de nombreux avantages, y compris l'épuration et l'élimination sûres et peu coûteuses des eaux usées ; la conservation de l'eau et la recharge des réserves de la nappe aquifère ; et l'utilisation des éléments fertilisants que contiennent les eaux usées à des fins productives. Les eaux usées et même les affluents issus du traitement secondaire sont riches en éléments minéraux nécessaires à la croissance des plantes (azote, phosphore, potassium et oligoéléments). Des expériences ont montré à maintes reprises la productivité accrue des cultures ou des arbres lorsqu'ils sont irrigués avec des eaux usées par comparaison avec de l'eau propre.
Ces éléments fertilisants sont une ressource extrêmement précieuse si on les compare aux coûts correspondants des engrais. L'application d'eaux usées à des taux qui respectent l'équilibre entre les apports d'éléments fertilisants et les quantités exportées par les plantes assurera une croissance optimale des végétaux tout en limitant les risques de pollution. L'irrigation agricole représente le plus grand consommateur d'eau, soit environ 70% de la demande mondiale. Dans certains pays arides et semi-arides, l'eau recyclée fournit la plus grande partie de l'eau d'irrigation. En plus du facteur conventionnel de pénurie chronique d'eau, le besoin de ressources alternatives a été accéléré au cours des dernières années par des sécheresses de plus en plus sévères et répétitives.
Réutilisation des eaux usées traitées, les scientifiques poursuivent leurs investigations.
Méthodes de traitement et qualité de l'eau
Si les eaux usées sont mal épurées ou mal évacuées, elles constituent une source de pollution et un risque pour la santé. Toutefois, les coûts de l'épuration par les méthodes classiques sont élevés, et même prohibitifs pour la plupart des pays en développement. Les pays expérimentent donc d'autres formes de traitement, et notamment des méthodes d'épandage, y compris par irrigation. Lorsque ces méthodes sont correctement appliquées, elles sont simples, bon marché et efficaces à la fois pour éliminer les eaux usées et en améliorer la qualité.
L'épuration primaire est une simple sédimentation au cours de laquelle les matières solides organiques et non organiques peuvent se déposer. Cela réduit la demande biologique d'oxygène de 25 à 50 pour cent, la masse totale des matières solides en suspension de 50 à 70 pour cent et les huiles et les graisses de 55 à 65 pour cent. L'épuration secondaire, traitement le plus courant dans les pays industrialisés, comprend une étape ultérieure pour éliminer le reste des matières organiques et des éléments solides en suspension en utilisant des procédés biologiques. L'épuration tertiaire est un traitement plus perfectionné et plus coûteux qui élimine des éléments spécifiques des eaux usées tels que l'azote, le phosphore, d'autres matières solides en suspension, des métaux lourds et des matières solides dissoutes.
Par principe, la majorité des normes plus récentes exigent au minimum un traitement biologique des eaux usées destinées à la réutilisation. Dans certains cas, comme au Mexique par exemple, la priorité peut être donnée à la préservation de la valeur fertilisante des eaux usées par un traitement primaire avancé, suivi de filtration ou/et de désinfection pour l'élimination prioritaire de la pollution microbiologique, tout en préservant le carbone et les nutriments pour les cultures irriguées.
Gestion des risques sanitaires et agronomiques
Le risque majeur pour la santé publique associé à l'irrigation avec de l'eau recyclée est la contamination par des microorganismes pathogènes, notamment des virus, des bactéries, des helminthes et des protozoaires. Par conséquent, le principal objectif des mesures de protection de la santé publique dans les projets de réutilisation de l'eau est d'empêcher les deux premières conditions de se produire : l'exposition des populations ou des ouvriers agricoles et l'ingestion d'une charge pathogène supérieure à la dose infectieuse.
Les mesures principales de contrôle des risques sanitaires comprennent le traitement des eaux usées, le contrôle de l'application des eaux usées par le choix de méthodes d'irrigation appropriées, la restriction du type de cultures irriguées et la restriction de l'accès public. En règle générale, les risques environnementaux sont surtout des risques chimiques agronomiques liés à la présence potentielle dans l'eau recyclée des éléments traces, de métaux lourds et des micropolluants organiques. Les risques agronomiques majeurs sont :
- Salinité excessive du sol : affecte la transpiration et la croissance des cultures sensibles.
- Excès de sodium : dégrade la structure des sols argileux et peut provoquer une diminution de sa perméabilité.
- Toxicité pour les cultures : liée surtout aux concentrations élevées de bore, de sodium et des chlorures.
- Excès d'azote : peut affecter l'équilibre de nutriments des cultures et la qualité des eaux de surface ou souterraines.
Le cadre réglementaire et la montée en puissance de la Réut
Paru au Journal officiel le 28 décembre 2023, un arrêté a clarifié les modalités de production et d’utilisation des eaux usées traitées pour l’irrigation de cultures. Après l'épisode de sécheresse de l'été 2022 et son cortège de restrictions, le président de la République a présenté un « Plan Eau » en mars 2023. Ce plan prévoit de lever « les freins réglementaires à la valorisation des eaux non conventionnelles », avec l'objectif de passer de 1 % à un seuil de 10 % de réutilisation des eaux usées traitées d'ici à 2030. Depuis une dizaine d'années, de plus en plus de projets de Réut sont entrepris un peu partout en France, notamment dans le sud ou en Vendée.
La pratique reste pourtant marginale puisque le Cerema recensait 128 cas en 2017, dont 63 seulement en fonctionnement sur près de 20 000 stations d'épuration en France. « Si on a si peu développé ces dispositifs, c'est tout simplement parce qu'on ne manquait pas suffisamment d'eau. Jusqu'à maintenant, la pluviométrie permettait de subvenir à tous les besoins », explique Nicolas Roche, professeur à l'Université d'Aix-Marseille. En réalité, il est nécessaire d'anticiper et de maîtriser cet effet rebond, et de veiller à ce que le développement de cette ressource alternative ne puisse avoir pour conséquences l'apparition de nouveaux usages consommateurs.
Les défis sont considérables et ont des conséquences multiples, notamment sur la souveraineté alimentaire : comment préserver les rendements de cultures dépendantes de l'irrigation alors que la ressource en eau se raréfie ? Si la réutilisation des eaux usées pour l'irrigation des cultures se place, aujourd'hui, comme une des solutions possibles pour répondre aux enjeux de tarissement de la ressource en eau avec des bénéfices non négligeables, des interrogations subsistent quant aux risques de surcoûts, de sur-dépendances énergétiques du monde agricole, ou des risques sanitaires.
Vers une intégration durable de la sylviculture et de l'irrigation
Tandis que les eaux usées servent couramment à irriguer des cultures et des espaces verts dans de nombreuses régions, leur utilisation pour l'irrigation des arbres est beaucoup moins étudiée et exploitée. L'irrigation des arbres d'ombrage et d'agrément et des espaces verts des villes avec des affluents traités transportés par camions-citernes se pratique dans certaines villes, mais le recyclage des eaux usées pour irriguer des plantations d'arbres ou des forêts est encore relativement limité et il s'agit le plus souvent d'évacuer et de traiter des eaux usées plutôt que de favoriser les productions forestières.
Les villes qui souhaitent accroître leurs plantations de forêts, d'espaces verts ou d'arbres d'agrément en zone urbaine ou en périphérie mais qui ne veulent pas gaspiller leurs maigres ressources d'eau douce pour l'irrigation pourraient recycler les eaux usées à cette fin. L'irrigation de grandes plantations - forêts, ceintures vertes et espaces verts urbains - peut largement contribuer à l'élimination et au traitement des eaux usées en toute sécurité. Des recherches sérieuses, bien conçues et systématiques sur la question restent à mener, bien que des études pilotes aient déjà démontré le potentiel de purification de l'eau et de recharge de la nappe aquifère par les terrains forestiers.
Défis économiques et souveraineté alimentaire
Pour les élus de la Chambre d'agriculture de Bretagne, garantir l'innocuité des eaux usées traitées utilisées en agriculture est un préalable incontournable. Il est nécessaire de clarifier le contexte réglementaire et de le mettre en cohérence avec les cadres posés en matière de santé comme en matière de qualité de l'eau et des milieux aquatiques. Le développement et la mise en place de nouvelles filières de traitement des eaux usées pour l'irrigation a contribué également à l'amélioration de la qualité esthétique de l'eau recyclée - avec l'élimination des problèmes d'odeurs et de coloration des eaux recyclées - qui a freiné plusieurs projets en raison d'une perception négative de la part des usagers.
Le coût de ces infrastructures demeure un point de friction. Si l'irrigation agricole permet de limiter les prélèvements dans les nappes tout en limitant la perte d'eau douce, le déploiement massif de ces technologies nécessite un investissement lourd. L'eau usée traitée est plus riche en éléments nutritifs que l'eau brute généralement utilisée, ce qui peut représenter une économie sur les engrais chimiques, mais le coût de maintenance des réseaux, incluant des purges hydrauliques périodiques et un nettoyage mécanique en cas de dépôts importants, doit être intégré dans les modèles économiques locaux.
En conclusion, la réutilisation des eaux usées traitées (REUT) est un sujet d'actualité, en France et au plan international, dans le contexte du changement climatique qui affecte la disponibilité des ressources en eau. Augmenter le volume de réutilisation pour l'irrigation soulève toutefois des questions d'ordre réglementaire, technique, sanitaire, environnemental, et économique. La viabilité à long terme de cette pratique dépendra de la capacité des acteurs publics et privés à mettre en place une approche multi-barrières, assurant ainsi la sécurité sanitaire tout en optimisant le coût opérationnel des systèmes d'irrigation.
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