Traiter les eaux usées nécessite aujourd’hui d’importantes quantités d’électricité, notamment pour fournir l’oxygène indispensable aux bactéries chargées de dégrader la pollution. À la station d’épuration de Plobsheim, dans l’Eurométropole de Strasbourg, des chercheurs testent une alternative fondée sur la photosynthèse. Baptisé Photorec, le projet s’appuie sur des « boues photo-activées » dans lesquelles micro-algues et bactéries cohabitent. Les premières produisent naturellement de l’oxygène grâce à la lumière du soleil, tandis que les bactéries l’utilisent pour traiter les eaux usées.
PUBLICITÉ
Dans une station d’épuration conventionnelle, l’oxygène est généralement injecté mécaniquement dans les bassins grâce à des systèmes d’aération qui fonctionnent en continu. Cette étape représente à elle seule environ la moitié de la consommation électrique d’une station.
Le principe de Photorec est donc de supprimer cette aération mécanique. Dans le bassin pilote, les micro-algues utilisent la lumière pour réaliser leur photosynthèse et produire l’oxygène nécessaire aux bactéries. Une forme de symbiose s’installe alors entre les deux organismes : les micro-algues fournissent l’oxygène aux bactéries, tandis que celles-ci leur restituent des éléments nutritifs. Cette approche pourrait ainsi permettre de réduire significativement la consommation énergétique liée au traitement des eaux usées, un enjeu devenu particulièrement important pour les collectivités.
Récupérer l’azote et le phosphore
Photorec ne cherche toutefois pas uniquement à réduire les besoins en énergie. Le procédé vise également à récupérer davantage de phosphore et d’azote, deux éléments présents dans les eaux usées et aujourd’hui principalement considérés comme des polluants à éliminer.
Ces nutriments constituent pourtant des ressources importantes pour l’agriculture. Une fois récupérés, ils peuvent notamment être valorisés comme fertilisants. Sur le pilote de Plobsheim, les chercheurs parviennent actuellement à récupérer plus de 80 % du phosphore présent dans les eaux usées. Pour l’azote, le taux de récupération se situe entre 40 et 50 %, avec encore une marge d’amélioration. Ces travaux s’inscrivent notamment dans le contexte de la nouvelle directive européenne sur les eaux résiduaires urbaines, qui renforce les exigences concernant l’élimination de l’azote et du phosphore et fixe un objectif de neutralité énergétique à l’horizon 2045 pour les plus grandes stations.
Un pilote testé au fil des saisons
Après une dizaine d’années de recherches en laboratoire au sein d’ICube, le procédé est désormais expérimenté en conditions réelles grâce au partenariat entre les chercheurs et l’Eurométropole de Strasbourg. Installé sous une serre à la station d’épuration de Plobsheim, le réacteur pilote prend la forme d’un bassin peu profond équipé d’une roue à aubes pour assurer le brassage. Il est directement alimenté avec des eaux usées fraîches. Les expérimentations ont débuté en septembre 2025. Une première étape importante consistait à vérifier si un procédé reposant sur la photosynthèse pouvait fonctionner durant les hivers alsaciens, caractérisés par un manque de lumière et des températures plus basses.
Les premiers résultats se montrent encourageants : les performances du système ont globalement été maintenues durant l’hiver. Les principales perturbations observées sont plutôt apparues au printemps, lors d’un réchauffement rapide des températures, auquel les organismes biologiques se montrent particulièrement sensibles.
Une solution destinée aux petites collectivités
Le procédé Photorec n’a pas vocation à remplacer les systèmes conventionnels dans les très grandes stations d’épuration. Il cherche plutôt à se positionner entre deux modèles existants : les stations classiques, compactes mais énergivores, et le lagunage, peu consommateur d’énergie mais nécessitant de grandes surfaces. Cette technologie pourrait ainsi trouver sa place dans les petites collectivités disposant de suffisamment d’espace pour accueillir ce type d’installation. Le projet trouve d’ailleurs son origine dans une réflexion sur le traitement des eaux usées en milieu rural au Vietnam. L’ENGEES entretient depuis plusieurs années un partenariat avec l’Université des sciences et technologies de Hanoï, qui a contribué à nourrir cette recherche. L’équipe cherche désormais à déterminer comment adapter cette technologie aux climats tempérés, voire froids, encore peu documentés pour ce type de procédé.
Optimiser le procédé d’ici 2027
Les expérimentations doivent se poursuivre jusqu’à l’été 2027. Après une première année destinée à observer le comportement du système au fil des saisons, les chercheurs entrent dans une phase d’optimisation. Les prochains travaux porteront notamment sur l’amélioration de la récupération de l’azote, la fiabilisation du traitement des eaux usées et la maîtrise des différents paramètres de fonctionnement. À terme, Photorec pourrait ainsi contribuer à faire évoluer les modèles d’épuration vers des systèmes moins énergivores et davantage capables de valoriser les ressources contenues dans les eaux usées.
