Les inégalités d’accès à l’eau potable restent préoccupantes. Le traitement des eaux usées permettrait de réduire la pression sur l’eau douce naturelle. Des chercheurs brésiliens et français dont l’UMR HSM et l’UPR PROMES ont testé des solutions à bas coûts. Leurs résultats sont publiés dans Environmental Science and Pollution Research.

Dans les pays en développement, la grande majorité des eaux usées finit peu ou pas traitée dans les milieux aquatiques naturels. Il est urgent de développer des traitements accessibles.

Eaux usées : problème ou solution ?

D’après l’OMS « En 2020, 45 % des eaux usées domestiques générées dans le monde ont été rejetées dans l’environnement sans avoir fait l’objet d’un traitement sûr. », et pour les pays du Sud, ce pourcentage grimpe à 90% ! Cet assainissement insuffisant voire inexistant engendre chez les utilisateurs des maladies (choléra, typhoïde, etc). Nombre de mégapoles urbaines sont confrontées à ce dilemme de fournir de l’eau en garantissant un recyclage des eaux usées sans danger. Dans un contexte de pénurie d’eau – deux tiers de la population mondiale vivront dans des conditions de stress hydrique à l’aube de 2025 – réutiliser les eaux usées apparait comme une voie incontournable. Dûment traitées, elles permettraient d’économiser la précieuse eau potable pour irriguer les cultures, nettoyer les artères urbaines ou éteindre les incendies. Encore faut-il disposer de traitements simples, peu coûteux, peu énergivores et qui puissent être mis en œuvre à proximité des sites d’usage. Le projet international IDOUM¹ financé dans le cadre d’IC4Water et coordonné par Serge Chiron - chimiste de l’environnement et co-auteur de la publication- s’attaque au défi.

Décontamination et désinfection obligatoires

Il s’agit d’éliminer les antibiotiques utilisés en santé humaine ou animale et les gènes de résistance associés (= décontamination) ainsi que les pathogènes (bactéries, virus, etc) véhiculés par le milieu aquatique (= désinfection). Les techniques d’oxydation avancée paraissent prometteurs. « L’activation d’oxydants (peroxydes) peut être opérée par une source énergétique (UV, chaleur) ou une électrolyse² mais le coût de cette opération limite son usage par les pays à faibles ressources », explique le chercheur. Alors, comment dépolluer des eaux naturelles ou retraiter des eaux usées de façon efficace et adaptée aux pays du Sud ? Les chercheurs français et leurs partenaires brésiliens du Sao Paulo State University se sont tournés vers une association de deux composés chimiques : l’oxyde de cuivre – connu pour ses pouvoirs bactéricide et fongicide – et le peroxydisulfate qui, lui, est un décontaminant. Ils ont testé les performances de l’un et/ou l’autre, à différentes concentrations sur de l’eau issue de rejets de stations d’épuration domestiques, en mesurant les taux – avant et après traitement - de cinq antibiotiques et de trois pathogènes couramment retrouvés dans les eaux domestiques.

Des résultats encourageants

« L’oxyde de cuivre employé seul dégrade efficacement trois des cinq antibiotiques ciblés, annonce le chercheur, mais pour éliminer les 5, il faut l’adjonction du peroxydisulfate ». Par ailleurs, l’association de l’oxyde de cuivre et de 500 micromoles³ de peroxydisulfate entraine une réduction significative des pathogènes et en particulier des virus. Sauf les spores de bactéries sulfito-réductrices⁴ qui font de la résistance… Pour y remédier, les auteurs suggèrent d’ajouter, avant le traitement oxydant, une filtration sur sable ou sur argile, matériaux disponibles un peu partout et assez économiques. Les scientifiques se sont assurés a minima que le dispositif expérimental ne relarguait que peu de cuivre (toxique pour l’organisme en grande quantité). Cette combinaison de deux composés oxydants affiche donc un potentiel intéressant pour inactiver les pathogènes des eaux usées et dégrader les micropolluants. Alors que certains Etats⁵ prévoient de couvrir 10 à 60 % de leurs besoins en eau par la réutilisation des eaux usées épurées, il est nécessaire que les pays en développement aient une solution à leur portée. Cette technologie testée dans la présente étude représente une étape en ce sens mais doit être envisagée dans un cadre plus large. « Le traitement d'oxydation avancée (CuO + peroxydisulfate) ne peut pas s'appliquer directement sur des eaux usées brutes, explique Serge Chiron. Un traitement biologique réalisé par le projet IDOUM doit intervenir au préalable pour éliminer une partie du carbone et des nutriments des eaux usées. »

Notes :
^1 Innovative Decentralized and low cost treatment systems for Optimal Urban wastewater Management
^2 Décomposition chimique obtenue par le passage d'un courant électrique 
^3 Unité de mesure de quantité de matière valant 10−6 mole
^4 parasites microscopiques responsables de maladies diarrhéiques
^5 Australie, Californie, Espagne, Floride, Israël, Jordanie

Publication : Chan Li, Vincent Goetz, Serge Chiron, 2022. Copper oxide/peroxydisulfate system for urban wastewater disinfection: Performances, reactive species, and antibiotic resistance genes removal, Science of The Total Environment, Volume 806, Part 4, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150768

Contact Science : Serge Chiron, IRD, HSM SERGE.CHIRON@IRD.FR
Contact communication : Fabienne Doumenge, Julie Sansoulet COMMUNICATION.OCCITANIE@IRD.FR