En France, les services d'assainissement ne pèsent que 0,55 % de la consommation énergétique. Mais derrière ce chiffre modeste se cache une nette tendance à la hausse des consommations et donc un intérêt croissant des exploitants pour les économies. Dans beaucoup de stations qui ne fonctionnaient auparavant qu'avec des décanteurs primaires et des boues activées, la mise en place d'un traitement de l'azote, rendu obligatoire par la directive européenne sur les eaux résiduaires urbaines, a doublé ou triplé les consommations énergétiques liées à l'aération », observe Roger Pujol, expert assainissement à la direction technique de Lyonnaise des eaux. Le problème est posé : sur un marché de l'énergie de plus en plus tendu, les exploitants confrontés à des consommations à la hausse ont intérêt à s'intéresser à ce poste de près. Et à maîtriser leurs consommations. Ils ont globalement trois étapes clés à optimiser : l'aération, la plus consommatrice (30 à 50 %), le traitement des boues (20 à 30 %) et la désodorisation de l'air (20 à 25 %). À procédé constant, les professionnels estiment que les économies liées à leur optimisation énergétique peuvent varier entre 20 et 30 %. Petit tour d'horizon des règles de l'art. Pour activer la dégradation de la matière organique par les bactéries, de l'oxygène est injecté dans les traitements biologiques à boues activées, de loin les plus répandus en France. Cette aération peut fonctionner jusqu'à quinze heures par jour selon la charge entrante. Dans les bassins, il s'agit déjà d'adapter au plus près la quantité de biomasse à la charge à traiter en calculant régulièrement la charge massique effective et en évitant une accumulation de boues et une surconsommation d'oxygène. Indispensable, la régulation de l'aération est en général réalisée par des mesures en continu de l'oxygène dissous et du potentiel redox, mesures fiabilisées par un positionnement adéquat des sondes (pas trop proches de l'effluent brut et des aérateurs de surface, à une profondeur suffisante, accessible à la maintenance). Pour optimiser ce contrôle, Suez Environnement a développé un logiciel de gestion automatisée des stations d'épuration à boues activées baptisé Ogar. « Il analyse les mesures, redox ou O2 dissous, via des courbes d'évolution et y associe un diagnostic sur le temps d'aération », explique Jean-Marc Audic, expert assainissement au Cirsee, le centre de recherche de Suez Environnement. Installé sur une quarantaine de stations en France, Ogar permet une réduction d'énergie de l'ordre de 15 % sur l'aération. Encore peu présente dans les step françaises, la mesure en continu des nitrates et de l'ammoniaque est un outil émergent. « Cette nouvelle génération de capteurs (proposés par Hach-Lange, Endress et Hauser, WTW, etc.) fiabilise le pilotage de l'aération. En revanche, leur coût est élevé et pose la question de la rentabilité. Nous les réservons donc aux step de plus de 20 000 EH, souligne Xavier Delebarre, à la direction métiers du groupe Saur. Nous travaillons également avec nos fournisseurs sur l'optimisation des temps de fonctionnement des agitateurs, qui tournent en permanence. L'idée, c'est de voir si en en arrêtant certains pendant un laps de temps, on arrive à brasser suffisamment les effluents. » Côté aérateurs, le choix du bon matériel (par diffusion comme les fines bulles, de surface comme les turbines ou les brosses) se fait avant tout à la conception de l'usine en fonction de sa capacité et de la profondeur des bassins. Une fois installés, les diffuseurs d'air devront être lavés régulièrement, voire renouvelés, pour limiter leur encrassement et la dérive des consommations électriques. C'est également à ce stade que le dimensionnement et le choix des surpresseurs d'air (turbo, compresseurs à vis) doivent être pris en compte. « Mieux vaut favoriser plusieurs petits modules plutôt qu'un seul gros pour réguler plus finement l'aération », conseille Guillaume Arama, à la direction des collectivités publiques de Veolia Eau. Enfin, la construction de plusieurs lignes de traitement en parallèle permet un fonctionnement au plus près de la charge réelle. Ce schéma n'est cependant rentable que dans les cas de stations soumises à de fortes variations de charges (tourisme ou accueil ponctuel d'effluents industriels). Concernant la désodorisation de l'air, poste qui tourne en continu, mieux vaut régler le débit de l'air en fonction de la charge de pollution : en adaptant la taille des ventilateurs et en limitant la vitesse de fonctionnement. Les efforts des exploitants portent également sur l'utilisation de filtres biologiques peu consommateurs et sur la réduction des pertes de charges dans les traitements chimiques lorsqu'ils sont obligatoires. Quant au traitement des boues, la centrifugation s'est imposée pour la déshydratation bien qu'elle soit de loin la plus gourmande. À l'exploitant d'optimiser cette opération par un choix de réactifs appropriés ou de saisir l'opportunité d'autres technologies comme les filtres plantés de roseaux pour les petites stations. Sans oublier, en aval, de se pencher sur les modes de récupération de l'énergie de sa filière boues (lire l'article suivant). Les grands groupes lancent actuellement des audits énergétiques internes de leurs stations. Objectif : déterminer pour chacune le ratio énergétique optimal (en kilowattheure par kilogramme de DBO5 ou DCO éliminé) à filière constante. Chez Lyonnaise des eaux, qui a démarré l'an dernier sur 200 à 300 step, les stations seront dès 2009 systématiquement équipées d'un logiciel pour suivre cet indicateur à partir des données d'exploitation. Saur a de son côté engagé audits et plans d'action sur ses 60 step les plus consommatrices. Des plans qui passent notamment par une sectorisation plus fine de l'énergie en équipant les postes-clés de compteurs et par la supervision en temps réel des durées de fonctionnement des équipements. Lors des renouvellements programmés, il pourra être judicieux d'équiper certains postes de moteur à haut rendement ou de variateurs électroniques de vitesse, deux opérations qui donnent accès à l'obtention de certificats d'économie d'énergie. « Le plus intéressant dans cette démarche reste pour nous, au plan économique, la valeur de l'énergie économisée », souligne Jean-Pierre Maugendre, à la direction développement durable de Lyonnaise des eaux. Également émergentes en eau et en assainissement, l'estimation des émissions de gaz à effet de serre, bilans carbone et analyses de cycle de vie que les collectivités peuvent décliner à leurs services. « L'énergie n'est alors qu'un poste analysé parmi d'autres (réactifs, fret...), ce qui facilitera la quantification de l'impact environnemental des services », conclut Jean-Pierre Maugendre.