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Sobriété énergétique des Step (1/5) : comment atteindre la neutralité

La crise énergétique renforce le besoin en stations d'épuration sobres. Certaines de grande capacité ont déjà activé des leviers. Reste à voir si la neutralité peut s'appliquer à toutes celles de plus de 10 000 équivalents habitants, comme voulu par l'UE.

Eau  |    |  Dorothée Laperche
Sobriété énergétique des Step (1/5) : comment atteindre la neutralité

Entre 30 et 400 % : c'est la hausse des tarifs de l'électricité et du gaz constatée par les adhérents de la Fédération nationale des collectivités concédantes et régies (FNCCR), depuis 2021. Même si un « amortisseur électricité » est prévu par le Gouvernement, cette crise énergétique pèse sur les services. Et rend d'autant plus précieux les leviers de performance énergétique. Un certain nombre de stations se sont déjà engagées sur le chemin de la sobriété ou ambitionnent de devenir à énergie positive« De plus en plus d'appels d'offres de stations d'épuration intègrent l'optimisation des consommations énergétiques avec un pilotage plus fin des équipements pour consommer moins d'électricité au mètre cube d'eau traité, mais également la production d'énergies renouvelables », constate Régis Taisne, chef du département cycle de l'eau de la FNCCR.

Économiser l'énergie... ou en produire

Les stations d'épuration peuvent jouer sur plusieurs leviers pour réduire leur consommation, comme l'ajustement des traitements à la charge polluante, le choix de procédés moins énergivores ou de matériel avec un bon rendement électrique (pompes par exemple). Avec toutefois des limites, notamment en termes de performance de traitement. « Sur les procédés extensifs, par exemple les petites lagunes ou les filtres plantés, il n'y a pas ou très peu de consommation d'électricité, mais ces dispositifs sont adaptés pour quelques dizaines ou centaines d'équivalents habitants, pas beaucoup plus, illustre Régis Taisne. Et ils ne permettent pas de traiter l'azote, le phosphore et les micropolluants» En outre, leur grande emprise foncière les rend peu adaptés aux plus grandes capacités et aux espaces urbains denses.

Pour les traitements biologiques intensifs, les plus répandus, une grande quantité d'énergie est consommée pour l'aération des bassins où s'activent les bactéries. Ce poste peut certes faire l'objet d'optimisation, mais en mettant en œuvre des procédés qui ne sont pas sans conséquences sur les émissions de gaz à effet de serre, notamment de protoxyde d'azote (N20) et de méthane (CH4).

 
À tester : un logiciel pour estimer les consommations d'énergie Énergivore, normale ou sobre : pour situer la consommation d'une station d'épuration par rapport au parc actuel, l'Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Inrae). met à disposition des collectivités un outil d'estimation à l'adresse https://energie‐step.irstea.fr. Les consommations spécifiques globales de la station sont évaluées à partir des caractéristiques de conception et de fonctionnement les plus déterminantes. « Les données collectées dans le cadre de ce diagnostic alimenteront les bases de données Irstea et pourront être utilisées à des fins de recherche, précise l'institut de recherche. Leur analyse et la présentation des résultats seront systématiquement rendues anonymes. »
 

Les stations d'épuration peuvent également combiner réduction de leur consommation et production d'énergie renouvelable. « Dans certaines petites ou moyennes stations, le séchage solaire fait son retour pour la déshydratation des boues, indique Régis Taisne. Cela implique toutefois de manipuler les boues de temps en temps pour les aérer et demande du foncier. »

La récupération de la chaleur des eaux usées commence aussi à se développer, pour chauffer les locaux administratifs ou soutenir la montée en température des composts par exemple. « Des solutions de récupération de chaleur se développent à l'échelle d'ensembles collectifs d'habitations ou d'industries, souligne Régis Taisne. C'est très bien, mais on ne récupère pas deux fois la même chaleur : pour que le modèle fonctionne au niveau du système d'assainissement, il ne faut pas qu'un trop grand nombre de projets fassent de la récupération de chaleur avant rejet dans le réseau public. »

Enfin, avec des réserves foncières parfois importantes ou sur les toitures de leurs installations, les stations d'épuration, en particulier celles situées dans des régions du sud, se prêtent plutôt bien à l'installation de panneaux solaires.

Les promesses du biogaz

Mais pour les stations d'épuration les plus importantes, la source d'énergie renouvelable la plus prometteuse reste la méthanisation des boues d'épuration. Le gaz produit peut ensuite être transformé en biométhane et injecté dans le réseau de gaz naturel ou autoconsommé (production d'électricité et/ou de chaleur).

Ainsi, le projet Haliotis 2 de reconstruction de la principale station d'épuration de la métropole Nice-Côte d'Azur se propose de réaliser non seulement des économies sur les consommations électriques, mais aussi de générer de l'énergie grâce à la méthanisation des boues. L'objectif est de produire environ 50 GWh/an (soit l'équivalent de l'alimentation de 14 000 logements). S'y ajouteront la production d'électricité photovoltaïque et la récupération de chaleur, de quoi en faire une station à énergie positive.

Un autre projet de rénovation, celui de la station d'épuration de Maera, sur la commune de Lattes (34), ambitionne de couvrir 205 % de sa consommation d'énergie à l'horizon 2031 grâce, notamment, à la méthanisation et la récupération d'énergie fatale.

Ces tendances sont appelées à s'accentuer si les orientations affichées par la Commission européenne se confirment. Dans sa proposition de révision de la directive Eaux urbaines résiduairesBruxelles propose en effet que, à l'horizon du 31 décembre 2040, les consommations des stations d'épuration de plus de 10 000 équivalents habitants s'équilibrent avec leur production d'énergie renouvelable, notamment grâce au biogaz. En France, cet objectif pourrait toutefois se heurter à des obstacles économiques ou réglementaires.

Un modèle économique difficile pour les stations de taille moyenne

 
Pour les stations d'épuration entre 30 000 à 50 000 équivalents habitants, la méthanisation risque de coûter cher et de ne pas bien fonctionner  
Régis Taisne, chef du département cycle de l'eau de la FNCCR
 

« Pour les stations d'épuration de taille moyenne, entre 30 000 et 50 000 équivalents habitants, la méthanisation risque de coûter cher et de ne pas bien fonctionner, réagit Régis Taisne. Il faudrait que les méthaniseurs puissent fonctionner sur un gisement plus important, soit avec des boues issues d'autres stations d'épuration – et le risque de dégrader le bilan de gaz à effet de serre si les stations ne sont pas proches , soit avec d'autres déchets fermentescibles, par exemple issus de la collecte des biodéchets des ménages, de l'agriculture ou de l'industrie agroalimentaire – avec un fort pouvoir méthanogène. Mais aujourd'hui, la réglementation française l'interdit. »

Ce point pourrait faire partie des enjeux pris en compte lors de l'élaboration du projet de décret socle commun des matières fertilisantes et des supports de cultures (MFSC). Prévu initialement début 2021, le texte cumule les retards. « Les consultations devraient reprendre en février, indique Régis Taisne. Mais entre-temps, nous devons composer avec l'instabilité juridique et cela bloque un certain nombre de projets dans les collectivités. »

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