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Opti-Chaux : Des boues « propres » pour l’épandage agricole

Épandage organique © Marc Rousselet / Irstea

14/02/2014

Inspiré des machines utilisées pour façonner les matières plastiques, un mélangeur innovant de boues, issues des stations d’épuration et de chaux, permet de produire un mélange performant, à coûts économique et environnemental réduits. À la clé : une meilleure valorisation des boues chaulées vers l’agriculture.

Que faire des boues résiduaires à la sortie des stations d’épuration ? À cause de l’activité de micro-organismes, celles-ci sont odorantes, et qui plus est, instables : impossible de les stocker ! Quid de leur valorisation, par le biais de l’épandage agricole ? Pour ce faire, les boues doivent avant tout être débarrassées de tous les microorganismes qu’elles contiennent : en clair, être "hygiénisées". Elles pourront alors servir d’engrais agricoles. Le chaulage est une solution. Les chercheurs d’Irstea travaillent sur l’optimisation de ce procédé.

Boues et chaux deviennent intimes

Les boues issues des stations d’épuration sont mélangées à de la chaux vive. La réaction, exothermique, produit de la chaleur, et à une soixantaine de degrés, les bactéries des boues sont tuées. L’augmentation de pH (au-dessus de 12) qui en découle empêche également ces pathogènes de se développer. Résultat, le milieu est hygiénisé. Sous cette forme, les boues peuvent être épandues : riches en nutriments, elles permettent notamment d'améliorer les rendements mais aussi les propriétés physiques et chimiques des sols.

En France, 1,1 million de tonnes de matières sèches de boues résiduaires sont produites, dont 60 % valorisées en agriculture, notamment après l’opération de chaulage. Le souci ? Celle-ci est souvent réalisée grossièrement et le mélange obtenu, peu homogène, est insuffisamment stable. « C’est comme essayer de mélanger de la pâte à modeler (les boues) avec de la poudre (la chaux), illustre Jean-Christophe Baudez, du site de recherche et d’expérimentation de Montoldre, centre Irstea de Clermont-Ferrand. Pour pallier à ce problème, les opérateurs des stations d’épuration ajoutent souvent une quantité plus importante de chaux, allant parfois jusqu’à doubler la dose ! Les coûts de traitement et de valorisation s’en retrouvent augmentés, mais aussi le volume de ces mélanges, alors plus coûteux à transporter ». En bout de chaîne, c’est la valorisation même de ces boues dans l’agriculture qui en prend un coup.

50 % d’économies en chaux

© IrsteaPorté par Irstea de 2011 à 2014, le projet Opti-Chaux offre une alternative prometteuse : un mélangeur inspiré des machines à extrudage [1] utilisées dans l'industrie plastique. « Schématiquement, dans ces machines qui utilisent le principe de l’extrusion : des petites billes de plastique sont mélangées à 1 % de collant et il en ressort une pâte très homogène, à la couleur uniforme. Nous l’avons adapté au chaulage des boues », explique le scientifique. Dans ce mélangeur innovant, les boues ne sont par exemple pas introduites au même moment que la chaux : elles sont auparavant travaillées, pour être plus facilement malléables. La concentration de chaux dans le mélange a aussi évolué : plutôt que 40 % dans les mélanges produits classiquement, c’est 20 % de chaux seulement qui est utilisé dans cette nouvelle machine.

Les chercheurs ont fait les comptes. « Le chaulage représente environ 30 % de la production de boues résiduaires, soit à peu près 350 000 tonnes de matières sèches par an. À raison de 150 € la tonne de chaux, passer d'une concentration de 40 % à 20 % représente une économie de 35 000 € par an pour une station d’épuration de taille moyenne, soit 10 millions d'euros par an à l'échelle nationale », décrit Jean-Christophe Baudez. Pour l’environnement, le compte est également bon. Pour une quantité de boues de départ identiques, les volumes produits après chaulage sont moindres : c’est autant de matière qui n’aura pas besoin d’être transportée.

Un dispositif mobile pour des tests in-situ

Cette innovation est actuellement présentée sous forme d’un prototype mobile. Début 2014, elle entamera une série de démonstrations sur les sites mêmes de différentes stations d’épuration. « Cette mobilité nous permettra de faire plusieurs comparaisons effectives, au cours desquelles nous utiliserons les mêmes matériaux (boues et chaux) que ceux utilisés localement », précise le scientifique. Des analyses dédiées au vieillissement des mélanges dans le temps sont aussi au programme. Breveté, ce mélangeur subit ses derniers développements, avant de s’ouvrir à la valorisation industrielle. « Nous avons fait un saut technologique avec ce mélangeur. Reste aux décideurs publics à reconnaître son impact positif sur la qualité finale des boues chaulées et sur le coût des traitements. Une tel outil pourrait être imposé dans les appels d’offres pour construire de nouvelles stations », espère Jean-Christophe Baudez.

Retrouvez ici le détail de l'offre technologique.

En savoir plus

[1] Extrudage : procédé qui consiste à pousser la matière plastique à travers un outil, la transformant en fil de matière et ce, dans le but de la fluidifier et de lui donner une forme.