Eau non conventionnelle : nouvelles solutions technologiques pour la réutilisation des eaux grises

La réutilisation des eaux grises a connu une croissance significative ces dernières années, stimulée par l’urgence climatique et l'émergence d’un éventail d’innovations technologiques. Retour sur les dernières avancées des systèmes de récupération des eaux grises.

Eau non conventionnelle : nouvelles solutions technologiques pour la réutilisation des eaux grises

Le 26 mars 2024 à 15h14

Modifié 26 mars 2024 à 15h14

La réutilisation des eaux grises a connu une croissance significative ces dernières années, stimulée par l’urgence climatique et l'émergence d’un éventail d’innovations technologiques. Retour sur les dernières avancées des systèmes de récupération des eaux grises.

Le Maroc est confronté à une crise d’eau dont la fin n'est pas encore en vue. Les rapports publics prévoient que plusieurs villes du royaume connaîtront des coupures d'eau, un phénomène qui devrait devenir une habitude plutôt qu'une exception. Aujourd’hui, des efforts sont déployés pour résorber les effets de cette crise en accélérant la réalisation de plusieurs projets pour la mobilisation de ressources conventionnelles et non conventionnelles : nouveaux barrages, interconnexions entre bassins, stations de dessalements, unités monoblocs…

Malgré ces efforts, la réutilisation des eaux non conventionnelles reste très timide au Maroc par rapport à l’objectif de 320 millions de mètres cubes par an à l’horizon 2030 fixés par le Plan National de l'Eau. La mobilisation de telles quantités peut être bénéfique en diminuant la pression sur les ressources conventionnelles qui deviennent de plus en plus rares.

En l’absence de précipitations, la réutilisation des eaux grises figure parmi les bonnes options à développer pour la mobilisation des ressources non conventionnelles dans le contexte marocain.

L’intérêt de la réutilisation des eaux grises

Les eaux grises correspondent au recyclage des eaux issues du bain, du lavabo, de l’évier et du lave-linge. Ces eaux peuvent être utilisées pour des applications non potables en substituant les eaux fraîches par ces eaux recyclées.

Consommation moyenne de l’eau potable dans les foyers. En pointillés, les ressources d'eau pouvant être réutilisées.

Les eaux grises constituent une part importante du flux total des eaux usées d'une maison, représentant entre 50 et 80% du volume total. Contrairement aux eaux de pluie, la disponibilité des eaux grises n’est pas fonction de saison ou de dépendance climatique. Cela en fait une ressource disponible et permanente, surtout dans les grandes villes. De plus, ces eaux présentent un taux de pollution relativement faible comparativement aux eaux usées noires. Elles contiennent moins de matières organiques et sont moins chargées en contaminants et en agents pathogènes. Cela signifie que leur traitement est généralement moins coûteux et moins complexe que celui des eaux usées noires.

L'intérêt de la réutilisation des eaux grises est multiple. Premièrement, l’utilisation de ces eaux dans des usages non potables permettra de faire des économies importantes dans la consommation domestique de l’eau. Par exemple, en les utilisant pour les toilettes, on peut réduire d'environ 20 % la consommation d'eau potable, ce qui permet de réaliser des économies importantes sur la facture d'eau. Cet exemple peut être généralisé à d’autres utilisations non potables et permettra de réduire davantage la consommation domestique de l’eau.

Dans un second lieu, les eaux grises pourraient être bénéfiques à l’irrigation des espace verts (l’usage agricole est exclu car il nécessite des traitements plus poussés). L'utilisation de ces eaux recyclées pour l'irrigation constituent une alternative économique à l'eau potable tout en apportant des nutriments essentiels aux plantes, réduisant ainsi le besoin en engrais.

Le lavage des voitures peut également s'ajouter aux domaines d'utilisation de ces eaux recyclées. Au Maroc, le secteur du lavage automobile est très lucratif. Pourtant, la plupart des usagers utilisent l'eau potable et/ou les eaux des puits, alors qu'ils pourraient tirer profit de l'utilisation des eaux usées après traitement.

Pour l’intérêt général, la réutilisation des eaux grises peut être bénéfique pour les services publics. Ces eaux peuvent être utilisées de plusieurs manières. D’une part, il permet l’irrigation des espaces verts et des fontaines. D’autre part, ces eaux peuvent être utilisées pour le nettoyage des rues et places publiques.

Les systèmes classiques de réutilisation des eaux grises

La composition des eaux grises varie principalement en fonction de leur composition, ce qui induit des systèmes de traitement différents selon les besoins. On distingue deux catégories principales d'eaux grises :

(1) Les eaux grises légères : issues de l'eau de bain, de douche et des lavabos. Elles sont généralement peu chargées en polluants.

(2) Les eaux grises lourdes : issues de l'évier de la cuisine et de la machine à laver. Elles sont plus chargées en polluants, notamment en graisses et en détergents.

Pour simplifier le traitement et la réutilisation des eaux grises, certains guides excluent les eaux grises lourdes du processus. Cette exclusion permet d'utiliser des systèmes de traitement plus simples et moins coûteux pour les eaux grises légères. Selon le besoin, on retrouve sur le marché deux systèmes de réutilisation d’eau grise :

  • Les systèmes de détournement : des systèmes plus simples existent, impliquant l'utilisation directe des eaux grises de la machine à laver ou de la salle de bain sans modifier leur composition. Ce type de système dirige les eaux grises vers leur destination finale via un tuyau d'évacuation, sans nécessiter de traitement ni de stockage. Souvent, ils sont utilisés pour l'irrigation d'un jardin.
  • Les systèmes de traitement : ils permettent d’améliorer la qualité de l’eau grise. A l’encontre des systèmes de détournement, les eaux traitées peuvent être stockées pour des périodes longues sans risque de développement de pathogène ou d’odeur nuisible. L’amélioration de la qualité de l’eau et la capacité de stockage permettent d’agrandir les champs d’utilisation des eau grises pour de multiples utilisations possibles.
Modèle illustrant un système classique de réutilisation d’eau grise.

Auparavant, le traitement des eaux grises classique reposait soit sur des systèmes mécaniques de filtration et/ou par traitement chimique. La filtration permet d’éliminer les particules grossières et impuretés à l'aide de filtres (filtre à sable, filtre à membranes...). En ce qui concerne le traitement chimique, un ensemble de produits chimiques sont utilisés pour éliminer les impuretés. Par la suite, le traitement biologique vient s’ajouter aux autres traitements à base de composant naturels qui permettent la digestion d’élément pathogènes.

Afin de permettre le stockage des eaux traitées, le recours à des méthodes de désinfection est essentiel pour éviter le développement de bactéries dans l’eau. Parmi ces méthodes, la radiation solaire s'est distinguée parmi les méthodes les plus écologiques. Outre l’écologie, les radiations solaires permettent d’éliminer tous les types de contaminants et de produire une grande quantité d'eau traitée.

Réutilisation des eaux grises par phytoépuration (Nouvelle invention)

Récemment, plusieurs inventions ont permis d’améliorer la rentabilité et la sécurité des systèmes de traitements des eaux grises. Une invention récente a développé une solution bâtiment qui récupère en amont les eaux grise et le redirige vers un local technique pour des traitement préliminaires qui consiste principalement dans la séparation des solides avant d’être acheminé vers la toiture pour phytoépuration.

L’idée de cette invention est de permettre de dépolluer l’eau grise d’une manière durable, sécuritaire et nécessitant pas des couts d’entretien réguliers par rapports aux méthodes classiques. En plus d'être efficace et durable, cette nouvelle invention se distingue par sa faible consommation d'énergie, ce qui en fait un choix des plus judicieux.

Démonstrateur développé par l’entreprise « Soprema » pour le traitement des eaux grises (source: Soprema).

La phytoépuration, connue aussi sous le nom de lagunage, est une technique très ancienne permettant de faire passer les eaux dans un bassin où l’action des plantes et microorganismes vont permettre de dépolluer l’eau. Le processus de dépollution, via phytoépuration, permettra d'éliminer les principaux polluants (azote, phosphore, matière organique, métaux lourds…) grâce à :

  • L'absorption par les plantes : les plantes fixent les polluants dans leurs racines et leurs feuilles. Par exemple, les saules peuvent absorber les nitrates et phosphates ;
  • L'action des bactéries : les bactéries dégradent les polluants en substances non toxiques ;
  • La filtration du substrat : le substrat retient les polluants et les empêche de se propager.
Principe de phytotoiture développé par Soprema.

Ce nouveau système de réutilisation des eaux grises s'inspire principalement de la phytoépuration, qui utilise des végétaux et des micro-organismes pour purifier l'eau. Après l'étape de phytoépuration, l'eau est ensuite dirigée vers le local technique pour des traitements complémentaires avant d'être acheminée à leur destinations finale pour des utilisations non potables.

Partant du même principe, l’Université d’Emory (Etats Unis) à travers le projet WATERHUB ont pu traiter les eaux grises de l’université via des systèmes hydroponiques et lagunage pour purifier ces eaux grises pour l’irrigation des espaces vert, le chauffage et le refroidissement du bâtiment… Cette unité de traitement est capable de traiter environ 1514 m3 par jour.*

Microstation de lagunage de l’université d’Emory (Source : Emory University).

Les leçons tirées de la crise d’eau en Espagne

Dans l’autre rive de la Méditerranée, la crise de l’eau qui frappe la région de Catalogne depuis novembre 2022 continue à menacer l'approvisionnement de la ville de Barcelone. Les réserves d'eau sont quasiment épuisées et les stations de dessalement et d'épuration tournent à plein régime.

Consciente de l’ampleur de la crise, l’action publique est convaincue que les précipitations ne peuvent pas compenser à court terme le déficit hydrique et que la demande actuelle ne convient pas avec les ressources d’eau limitées. A court terme, il a été décidé que la part des citoyens et entreprises soit limitée à moins de 200 litres par jour dans la phase d’urgence I, qui pourrait être diminuée si la situation s’aggravait.

En parallèle à cette restriction, la ville de Barcelone se dotera d’un plan concret (règlement et guide technique) pour la promotion des différentes sources d'eau alternatives. Parmi ces mesures phares, elle prévoit la réutilisation des eaux grises, dans le domaine public comme dans le privé afin de réduire la consommation de l’eau potable. Ce nouveau plan visera les nouvelles constructions et les rénovations majeures car le coût d’amortissement des systèmes de réutilisation des eaux grises sera plus faible. L'élaboration de ce plan s'est appuyé sur un processus participatif qui a été mis en œuvre par une commission de suivi composée d’institutions publiques, du secteur privé, d'université et d'experts.

En Catalogne, la réutilisation des eaux grises gagne du terrain. En effet, trente mairies ont déjà̀ adopté des règlements imposant aux nouvelles constructions l'installation de systèmes de réutilisation des eaux grises. La ville de Sant Cugat del Vallès, située en périphérie de Barcelone, s'illustre particulièrement par l'implication de ses citoyens dans le recyclage de l'eau. Près de 30 000 habitants de la ville disposent déjà̀ d'installations permettant de réutiliser les eaux grises.

Penser l’utilisation des eaux grises dans les grandes métropoles du Maroc

Au Maroc, la loi 36-15 relative à l'eau a reconnu l'importance des eaux non conventionnelles et a encadré leur utilisation pour les particuliers et les institutions. La loi s'est focalisée sur la désalinisation et le traitement des eaux usées en général, sans mention particulière aux eaux grises. Depuis le 3 février 2021, l’arrêté du ministre de l’Équipement, du transport, de la logistique et de l'eau n° 333-21 fait mention des éléments techniques de récupération des eaux grises.

Face à la crise actuelle de l'eau, la volonté politique est plus que jamais orientée vers le développement des eaux non conventionnelles, à travers la mise en œuvre d'un maximum de projets de mobilisation de ces ressources. A ce jour, le recyclage des eaux grises est moins développé dans le royaume par rapport aux autres techniques de mobilisation d’eau non conventionnelle. Il est distinctement opportun car il permet de récupérer une eau qui ne nécessite pas de traitement avancé et qui peut répondre plus efficacement à l’enjeu de la réduction du gaspillage de l’eau. Cependant, le coût d'un tel système est le principal inconvénient qui limite son utilisation dans le pays.

Comme l’Espagne, nous pensons qu’il est temps de recommander telle installation pour les nouvelles constructions et modifications majeures afin de développer son utilisation. Dans une première étape, l’Etat peut encourager le promoteur immobilier à adopter telle pratique par un allégement fiscal en contrepartie de ces installations. Par la suite, il faut penser à élaborer des guides techniques plus avancés que l’arrêté ministériel n° 333-21 et passer de la recommandation au règlement.

La ville de Casablanca pourrait bien profiter d'un tel système surtout après les derniers problèmes d’approvisionnement dus au déficit hydrique du barrage Al Massira dont les réserves ne dépassent pas, actuellement, 1,10%. Cette ville, qui compte actuellement environ 3 millions d'habitants et dont la population ne cesse d'augmenter, ne pourra pas continuer à satisfaire la demande exponentielle en eau potable en l’absence de projet de mobilisation de ressources d’eau alternative.

Actuellement, la consommation quotidienne en eau potable est d’environ 600.000 mètres cubes. En récupérant et en réutilisant seulement 5% de cette eau usée (soit 30.000 m³), nous pourrions cumuler 11 millions de mètres cubes d'eau recyclés par an. Dans une ville où les espaces verts font cruellement défaut et où la salubrité de plusieurs rues et boulevards est critique, ce volume d'eau récupérée pourrait contribuer au renforcement et au développement d'espaces verts. Ces derniers revêtent une importance capitale pour le développement d'îlots de fraîcheur, ces microclimats urbains qui procurent une certaine fraîcheur lors des canicules et dont la création dépend de la présence d'un couvert végétal dense.

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