La céramique recyclée offre une faible

Selon la Commission européenne, seuls 2,4 % des eaux usées urbaines traitées dans l'UE sont réutilisées chaque année. Un projet de trois ans financé par l'UE par le consortium REMEB a entrepris de changer cela avec un bioréacteur à membrane (MBR) fabriqué à partir de membranes céramiques à faible coût.

En Europe du Sud, les eaux usées récupérées sont réutilisées principalement pour l'irrigation agricole et pour des applications urbaines ou environnementales, tandis qu'en Europe du Nord, les utilisations sont principalement destinées à des applications urbaines ou environnementales ou à l'industrie. Alors que les normes relatives aux effluents pour les stations d'épuration municipales se resserrent, les autorités de l'eau investissent davantage dans les technologies de traitement des eaux usées, ce qui peut considérablement améliorer la qualité des effluents et offrir de nouvelles opportunités et possibilités de réutilisation des effluents ; par exemple, dans la récupération des zones humides, le nettoyage des rues et l'utilisation récréative ainsi que dans l'agriculture et l'industrie.

MBR et eaux usées

Le traitement des eaux usées à l'aide d'un MBR est actuellement l'une des technologies les plus avancées pour le traitement des eaux usées, mais les décideurs ont été réticents à le mettre en œuvre par rapport à des procédés alternatifs, car les MBR sont souvent considérés comme à haut risque et d'un coût prohibitif.

Le projet REMEB, qui a débuté en 2015, a cherché à changer cela et à créer un MBR à faible coût. Il a été financé par le programme de recherche et d'innovation de l'UE, Horizon 2020, qui couvre des domaines liés au changement climatique, à l'environnement, à l'efficacité des ressources et des matières premières grâce à la promotion de la réutilisation des eaux usées et au développement de nouveaux produits durables.

Membranes à bas prix

Les principaux objectifs du projet REMEB étaient le développement, la mise en œuvre et la validation d'un MBR en céramique recyclée à faible coût pour la réutilisation de l'eau dans les stations d'épuration. Le projet a proposé un nouveau type de MBR qui réduit considérablement les coûts initiaux et de fonctionnement de la technologie, par rapport aux MBR fabriqués à partir de membranes organiques ou avec des membranes céramiques conventionnelles. Les membranes céramiques utilisées dans le REMEB MBR sont peu coûteuses car elles sont fabriquées avec des déchets, en plus des matières premières typiques utilisées dans l'industrie des carreaux de céramique. Au lieu des oxydes céramiques purs couramment utilisés (alumine, oxyde de titane ou zircone), les matériaux utilisés dans ce projet sont basés sur des résidus et des sous-produits obtenus dans les processus agricoles et industriels, tels que les noyaux d'olive, la poudre de marbre et la chamotte à partir de déchets de carreaux cuits.

Déchets recyclés

Le REMEB MBR a utilisé des membranes céramiques au lieu de membranes polymères, qui sont les plus couramment utilisées dans l'industrie. Bien que les membranes polymères soient considérablement moins chères que les membranes céramiques, elles ne sont pas aussi efficaces dans les atmosphères extrêmes et ont un cycle de vie plus court. Les membranes céramiques ont une meilleure résistance chimique, thermique et mécanique, sont plus robustes et durent plus longtemps, mais elles sont souvent considérées comme trop chères.

Cependant, l'introduction de matériaux recyclés dans les membranes céramiques fait une grande différence dans le coût total du MBR, réduisant à la fois les coûts initiaux et de fonctionnement. Différents déchets ont été introduits dans la composition de la membrane pour obtenir la porosité et la plasticité appropriées. Des déchets d'huile d'olive, de la chamotte provenant de déchets de carreaux cuits et de la poudre de marbre ont été utilisés dans ce projet, mais il existe de nombreux autres déchets produits dans d'autres régions européennes par différents procédés qui pourraient également être incorporés dans la composition de la membrane.

Les coûts de la membrane sont réduits en raison du coût inférieur des déchets, par rapport aux matières premières naturelles ou synthétiques. De plus, il y a un avantage environnemental car les déchets qui devaient auparavant être envoyés à la décharge peuvent être réutilisés. Les déchets de la décharge sont réduits. Les déchets sont principalement générés par des procédés industriels ou agricoles et entrent dans des proportions importantes dans la composition des membranes.

Développement initial

Initialement, les membranes céramiques à faible coût ont été développées avec des matières premières et des déchets locaux à Castellón (Espagne), une province de la côte méditerranéenne, avec une longue tradition de fabrication de carreaux de céramique. Ensuite, ils ont été répliqués à une échelle pilote en Italie et en Turquie, deux régions également bien connues pour leur production de céramique, en utilisant des matériaux recyclés et des déchets trouvés dans leur propre pays.

Le consortium

Le consortium du projet REMEB était composé d'une équipe multidisciplinaire de 11 partenaires issus du milieu universitaire, de l'industrie et de l'administration publique, d'Espagne, de France, de Chypre, de Norvège, d'Italie, de Turquie et de Colombie. Un éventail d'expertises et de compétences ont été nécessaires pour le développement du MBR céramique écologique, depuis la conception, la fabrication et la mise en œuvre, jusqu'au suivi et à la communication des résultats.

Le projet a été mené par FACSA, un spécialiste espagnol de la gestion du cycle de l'eau basé à Castellón, qui a également validé le REMEB MBR lors de son installation à la station d'épuration d'Aledo. Dans la première phase du projet, les membranes ont été fabriquées à l'échelle pilote dans le laboratoire de l'Institut espagnol de technologie céramique (ITC-UJI) et, une fois la composition optimale détectée, elles ont été fabriquées par extrusion à échelle réelle par l'entreprise de carreaux de Castellón, Natucer, avec le soutien de l'Institut de technologie céramique..

Le spécialiste français de la filtration d'eau, IMECA Process, a conçu, fabriqué et installé le bioréacteur à l'emplacement prévu en étroite collaboration avec FACSA. Les centres de céramique turc et italien, Centro Ceramico et SAM, ont reproduit les membranes céramiques avec des déchets locaux des deux pays pour confirmer qu'elles pouvaient être reproduites à l'échelle internationale.

Station d'épuration d'Aledo

FACSA et ESAMUR, spécialistes de l'assainissement et du traitement des eaux usées pour la région de Murcie et un autre partenaire du consortium, ont effectué la validation du système REMEB MBR lors de son installation dans la station d'épuration d'Aledo, à Murcie. La région est connue comme le verger de l'Europe car son économie repose en grande partie sur l'agriculture. Elle a été choisie car c'est l'une des régions les plus sèches d'Espagne et donc l'une des principales zones du pays en matière de traitement et de réutilisation des eaux usées.

En plus de cela, la station d'épuration d'Aledo travaille déjà avec un système MBR, utilisant des membranes organiques à plat. L'usine peut traiter les eaux usées municipales dans les deux réacteurs, fonctionnant en parallèle. Cela signifie qu'il a été possible de comparer les deux MBR (membranes organiques vs membranes céramiques à bas coût) et leurs comportements en conditions réelles.

L'effluent des deux MBR a été périodiquement analysé et les résultats ont montré que la qualité du perméat de REMEB répond aux exigences de la réglementation espagnole pour la réutilisation des eaux usées traitées. IPROMA, un autre membre du consortium et un laboratoire d'essais d'études environnementales accrédité à Castellón, a réalisé l'analyse.

ATLANTIS Consulting à Chypre, également membre du consortium, a réalisé l'analyse pour la réplication et l'exploitation des résultats obtenus au cours du projet, et la société norvégienne BIOWATER Technology, un autre membre du consortium, a préparé un plan d'affaires pour la commercialisation du REMEB MBR. Un autre partenaire, l'Université Antonio Nariño de Colombie, a étudié le potentiel de mise en œuvre de la technologie en Colombie et dans d'autres pays d'Amérique du Sud. Bien que la Colombie dispose de ressources en eau suffisantes, la qualité est médiocre en raison des niveaux élevés de pollution. Enfin, le Conseil des chambres de commerce de la région de Valence était chargé de diffuser les informations sur le projet dans le monde entier.

La technologie REMEB pourrait être mise en œuvre dans les stations d'épuration municipales du monde entier où une capacité de traitement plus élevée est requise. Cependant, les membranes céramiques REMEB peuvent également être mises en œuvre dans le secteur industriel, avec un grand potentiel dans les secteurs à forte consommation d'eau tels que l'alimentation et les boissons et la chimie, pour régénérer les eaux usées dans leurs processus industriels.

Après trois ans de travail, en 2018, le consortium du projet REMEB a atteint ses objectifs avec succès et le Conseil des Chambres de la Communauté valencienne s'est mis à communiquer les succès du projet tant au niveau local en Espagne qu'au niveau international. Le projet avait développé et validé avec succès un MBR durable et compétitif, il avait réduit les coûts de la technologie MBR et fabriqué un nouveau produit respectueux de l'environnement. En outre, il avait stimulé la diversification du secteur de la céramique et utilisait des déchets qui, autrement, auraient pu se retrouver à la décharge. Enfin, le REMEB MBR a montré son potentiel de mise en œuvre et de réplicabilité dans d'autres pays et la qualité de l'eau traitée a été approuvée pour une réutilisation en agriculture. Une réalisation majeure pour le consortium et ceux qui travaillent sur le projet.