Thème "Les procédés de récupération des nutriments (N et P)"
Quelques mots sur le thème
Les procédés de récupération des nutriments Azote et Phosphore
La récupération des nutriments des eaux usées est un enjeu majeur pour améliorer la durabilité de nos systèmes de gestion des eaux usées et pour produire des fertilisants, pour des produits alimentaires biosourcés. Ceci est d’autant plus nécessaire que la production traditionnelle d’engrais azotés est coûteuse en énergie, et que le phosphore est une ressource minière non renouvelable.
L’équipe SYMBIOSE développe des procédés innovants pour transformer les formes minérales sous une forme valorisable et les extraire à des couts acceptables. Notre ambition est d’obtenir des procédés à faible besoin énergétique et avec des impacts réduits sur l’environnement.
Nous travaillons aussi bien sur les boues issues des stations d’épuration biologique, que sur les digestats de digestion anaérobie, ou les effluents spécifiques comme l’urine.
La transformation des stations d’épuration en station de valorisation des ressources est étudiée aussi bien pour des métropoles (Paris et le programme MOCOPEE), que pour de petites et moyennes stations d’épuration en zones rurales (collaboration avec Réseau31). Notre approche vise à doter les installations d’épuration actuelles de petite taille de solution de contrôle automatique spécifique pour réduire les couts, et d’envisager des solutions de valorisation centralisée.
Les projets
Projet OMIX
2017-2021
Filière de fractionnement des digestats en eau d’irrigation et fertilisants renouvelables pour une méthanisation durable.
Le projet est lauréat de l’Appel à Projets GRAINE de l’ADEME et cofinancé par la Région d’Occitanie. L’enjeu du projet est de proposer le développement expérimental et la démonstration d’une filière de transformation totale des digestats, issus d’un site de méthanisation traitant majoritairement des biodéchets, pour obtenir d’une part divers fertilisants (organiques, organo-minéraux, minéraux) assurant le retour des nutriments vers les sols, et d’autre part de l’eau pour une utilisation en irrigation ou en réutilisation, à une échelle territoriale. La démonstration technique de la filière OMIX sera réalisée par la société CLER-VERTS, la société NEREUS et le laboratoire TBI. Les travaux menés au sein de l’équipe sont concentrés sur la chimio-sorption transmembranaire (TMCS). Cette technologie innovante et prometteuse est envisageable pour les surnageants des digestats de la méthanisation et pour l’urine issue de la séparation à la source (projet DESIGN) où cette technologie est combinée avec la récupération de phosphore par précipitation de struvite).
Projet MOCOPEE-PHOSPHORE
2017-2021
Ce projet est financé par le SIAAP via le programme de recherche et innovation MOCOPEE. L’enjeu est de développer des procédés de récupération du phosphore dans des stations d’épuration, dans lesquelles des sels de fer sont utilisés.
Le travail inclue (1) une analyse de la spéciation du phosphore et du fer dans les boues (2) une analyse des cinétiques de réduction biologique du fer en condition anaérobie, (3) une étude des procédés de récupération de phosphate de fer (vivianite).
Lauréat de l’appel à projets Interreg Sudoe, le projet ressemble des acteurs internationaux espagnols, portugais et français avec le principal défi d’entreprendre la conversion de petites et moyennes stations d’épuration des eaux usées (STEP) en zones rurales en installations destinées à la récupération des ressources. L’axe du projet développé dans l’équipe consiste à construire des algorithmes de contrôle automatique pour l’optimisation de l’élimination du phosphore et la consommation d’énergie dans des stations d’épuration de petite et moyenne taille.
Le projet DESIGN est financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) sur le défi sociétal principal : Mobilité et systèmes urbains durables. Il a pour but de développer et d’évaluer des scénarios innovants de séparation à la source et de valorisation des eaux usées. L’enjeu du projet est d’évaluer les bénéfices réels et les contraintes de ces approches alternatives en intégrant différents critères :
- sur le plan environnemental, en évaluant par analyse de cycle de vie les différentes solutions ;
- d’un point de vue technologique et économique : en développant des technologies clés pour les nouvelles filières, i.e. des toilettes à séparation sous vide qui n’existent pas actuellement, une nouvelle technologie de récupération de l’azote ammoniacal pour produire un fertilisant ;
- d’un point de vue sociologique, en mesurant la capacité d’appropriation de ces nouveaux dispositifs de gestion des rejets humains et des systèmes décentralisés par les collectivités, les usagers et les professionnels du milieu urbain ;
- enfin sur le plan urbanistique, par l’évaluation de l’adéquation des scénarios de séparation à la source aux différentes typologies urbaines.
Le projet DESIGN associe deux laboratoires de recherche, deux bureaux d’études spécialisés dans l’environnement, et deux entreprises développant des équipements innovants.