Fiche Résumé 14-AEP-05

Le Poly-acrylamide (PAM), polymère organique de synthèse, est largement utilisé comme floculant en production d'eau potable pour améliorer l'étape de clarification sur les filières non membranaires (il est à éviter en présence de membranes car il peut les colmater irréversiblement). Il est efficace même pour les eaux difficiles à décanter et son coût est très compétitif.

Le PAM n'est pas dangereux pour la santé et ne fait pas l'objet de norme. Par contre, son monomère, l'acrylamide (AM), pouvant être présent à l’état de trace dans le PAM commercialisé, est potentiellement dangereux pour la santé (effet cancérigène, neurotoxique et reprotoxique) et a une norme à 0,1 µg/L. Cette norme risque d'être dépassée si la pureté du PAM commercialisé est insuffisante (concentration en AM trop importante dans le produit commercial) ou en cas de surdosage du PAM lors du traitement (valeur maximale recommandée de 0,5 mg/L).
Actuellement, la tendance réglementaire va vers une limitation voire une interdiction du PAM. Il est donc important d'identifier une ou des solutions alternatives non polluantes.

Il existe des floculants naturels connus (polysaccharide, amidon, cellulose, pectines, alginates…) mais peu ou pas appliqués à l'échelle industrielle pour des raisons sanitaires (non agréés), techniques (peu efficaces) et/ou économiques (coût élevé). L'objectif du projet est de proposer une ou des solutions techniques, économiques et respectueuses de l'environnement pour remplacer le PAM.

La première phase de l'étude (2012-2013) a permis de collecter et synthétiser des données (recherche bibliographique et enquête auprès des fournisseurs : BASF-CIBA, SNF, KEMIRA, FERALCO, ROQUETTE, CARGILL, EMSLAND) pour sélectionner les réactifs les plus performants au niveau technique et économique parmi ceux qui sont agréés et disponibles sur le marché. Ainsi sept polymères ont été sélectionnés (quatre amidons, deux alginates et un xanthane) et testés en laboratoire sur l’eau de La Seine en comparaison avec le PAM. Le xanthane a aussi été choisi du fait de son utilisation déjà opérationnelle sur un site industriel (Vigneux).

Les tests ont montré que tous les réactifs se valent en matière de performance de traitement, y compris le PAM. En revanche, ils se distinguent par le comportement des boues qu’ils produisent (vitesse de décantation de la boue, cohésion) et par le pouvoir colmatant des eaux décantées qui en résultent. Sur cette base, quatre réactifs “verts”, parmi les plus performants de chaque famille testée, ont été sélectionnés pour la suite de l’étude, soit :
- l’alginate S1300 (polysaccharide issu de la paroi cellulaire d’algues brunes),
- les amidons F9976 et 300 (polyosides originaires de la pomme de terre),
- le xanthane Rhodopol (polyoside obtenu à partir de l’action d’une bactérie).
En matière de coûts de traitement, les polymères sélectionnés sont proches les uns des autres mais moins compétitifs que le PAM.

Ces quatre produits ont été testés à l'échelle pilote (décantation, flottation, filtration) lors de la deuxième phase de l'étude (2013-2014) afin d’évaluer leurs performances et compatibilité avec les procédés de clarification, décantation et filtration membranaire. En parallèle, les données issues du site industriel de production d'eau potable mettant en œuvre le Xanthane (Vigneux) ont aussi été collectées à titre de comparaison. De l’ensemble des résultats de ces tests, le réactif amidon a été sélectionné comme la solution alternative au PAM la plus intéressante au niveau technique et économique. Deux amidons anioniques issus de la pomme de terre, de fournisseurs différents (Roquette et Emsland) sont ainsi recommandés pour les applications à l’échelle industrielle sur les filières de production d’eau potable. En effet, l’utilisation d’amidon à la place du PAM n’impacte pas la qualité de l’eau produite ni les procédés de décantation et filtration sur membrane. Le surcoût de traitement engendré (coût réactif x dosage) a un facteur 6 par rapport au PAM mais est le plus faible de tous les produits “verts” testés : 2 fois moins que pour le xanthane et 4.4 fois moins que pour l’alginate.

Suite à cette étude, une mise en oeuvre industrielle de l’amidon est actuellement en cours sur une filière conventionnelle de production d’eau potable à partir d’eau de Seine. Aucun problème d’exploitation n’a été constaté pour l’instant suite au changement de réactif. Cinq autres filières de traitement exploitées par un autre distributeur d’eau utilisent aussi l’amidon confirmant ainsi la faisabilité technique et opérationnelle du changement de réactifs. Au vu de ces résultats, il est donc possible de faire face à une éventuelle restriction d’usage du PAM.