Fiche Résumé 09-AEP-02

Plusieurs études menées dans différents pays ont mis en évidence une augmentation significative de la matière organique naturelle (MON) des ressources en eau au cours des 30 dernières années (Scandinavie, Angleterre, Allemagne, Amérique du Nord). Par exemple, l'eau de surface d'un réservoir allemand a connu une augmentation de carbone organique dissous (COD) de 3 à 15 mg/L depuis 1993 ; en Norvège, c'est la couleur de l'eau de plusieurs lacs (non affectés par les activités humaines) qui a triplé depuis 1970. Les raisons invoquées pouvant expliquer ce phénomène sont, entre autres, l'augmentation du volume des pluies et le changement des radiations UV.

De telles augmentations de MON ont déjà eu des conséquences sur les conditions opératoires des usines de production d'eau potable (UPEP) et sur les coûts d'exploitation associés : demande accrue de coagulant, percée précoce des filtres, colmatage des membranes, formation de sous-produits de désinfection, génération de goûts et odeurs…

Si l’augmentation toujours croissante de MON devait s’accompagner d’un changement de leurs caractéristiques physico-chimiques et de leur composition, du type augmentation de la polarité ou du caractère anionique, il est possible qu’il faille revoir les traitements de potabilisation. L'objectif du projet est donc de proposer des scenarii de traitements adaptés à différentes gammes de COD afin de prévoir la réhabilitation d'usines existantes ou le dimensionnement de nouvelles usines. Pour cela, il faudra :
- étudier l'évolution quantitative de la matière organique naturelle sur plusieurs sites au cours des 10 à 20 dernières années et extrapoler les tendances pour prédire les évolutions à venir dans les 20 prochaines années,
- caractériser la nature de cette matière organique naturelle (polarité) pour anticiper les conséquences sur sa traitabilité.

Pour étudier l’augmentation des matières organiques dans les eaux naturelles, des données de long terme ont été collectées auprès de 23 sites d’eaux superficielles (18 en France, 3 en Grande-Bretagne, 1 en Amérique du Nord et 1 en Allemagne). 13 des 23 sites étudiés ont révélé une augmentation de leur teneur en matières organiques accompagnée souvent par une augmentation de température de l’eau, conséquence probable du changement climatique. Le COT (Carbone organique Total) de ces 13 sites augmente annuellement de 0,1 à 0,4 mg/L. Extrapolé sur les deux prochaines décennies, ce taux impliquerait une augmentation des matières organiques allant de 15 à 100 %. L’utilisation d’un modèle prédictif de calcul des coûts (OPTIMOPEX) indique qu’un traitement comprenant une clarification, une ozonation et une adsorption sur charbon actif en grains verrait, pour un même objectif de traitement (1 mg/l de COD en sortie de filière), son coût fortement augmenter (+ 50 % si la MO augmente de 50 %, + 29 % si la MO augmente de 25 %). Ce modèle nécessite une adaptation pour les eaux plus chargées en matières organiques.

La méthode PRAM (Polarity Rapid Assessment Method, détermination rapide de la polarité) ainsi que la spectroscopie UV et la fluorescence ont été utilisées sur des eaux d’origine diverse (COT de 1 à 23 mg/l) pour tenter de caractériser un éventuel changement de la nature des matières organiques liée à leur augmentation. Aucune corrélation n’a été mise en évidence entre le caractère polaire, hydrophobe ou anionique des matières organiques et leur quantité. L’augmentation des matières organiques ne semble donc pas s’accompagner d’une plus grande difficulté de traitabilité autre que la nécessité d’augmenter les doses de réactifs ou de régénérer plus souvent les filtres à charbon actif en grains.

Pour obtenir des conclusions plus précises sur le changement de la nature des matières organiques lié à leur augmentation, il serait nécessaire de reproduire cette étude dans quelques années avec les mêmes techniques de caractérisation.