les algues dans le traitement de l'eau

La question de l’utilisation des algues dans le traitement des eaux est un sujet récurrent qui renvoie :

• D’une part à la production de matières valorisables
• D’autre part à la capacité d’assimilation et donc de traitement associé.

En effet, les algues et plus particulièrement les micro et macro algues représentent une diversité importante (et donc un potentiel très large) avec un taux de conversion élevé (production de matière) basé sur un métabolisme pouvant être fermentaire (hétérotrophe) ou photo synthétique (autotrophe). Pour finir, les cellules algales sont dépourvues de lignines ce qui facilitent leur valorisation via la méthanisation.

Ce sont les algues photo synthétiques (assimilation du CO₂,N et P) qui peuvent être mises en œuvre dans le traitement des eaux ,ce qui supposent un prétraitement des eaux pour éliminer les matières en suspension et le carbone dégradable et favoriser ainsi une bonne diffusion du rayonnement lumineux nécessaire à la photo synthèse. Pour ce faire, les applications des algues dans le traitement des eaux se limitent au tertiaire ou aux centrats de déshydratation des boues digérées par voie anaérobie prétraités avec pour vocation première la production de biomasse facilement biodégradable et génératrice d’énergie.

L’utilisation des algues pour la production de matière à forte valeur ajoutée pour l’agro-alimentaire, la chimie, la cosmétique voire la pharmacie ou les biocarburants ne relève pas de cette partie dans la mesure ou la vocation première n’est pas le traitement des eaux usées.

A noter également que l’intérêt de la production d’algues est à relier aux enjeux internationaux sur l’émission de gaz à effet de serre et les questions de « taxe carbone » via leur rôle dans la fixation /captation du CO₂.

Dans le traitement des eaux, deux types de technologies sont mises en œuvre pour la croissance et la récupération des algues.

des réacteurs ouverts

Types lagunes de faible profondeur avec un apport contrôlé en azote et phosphore pouvant être sous serre pour limiter l’impact des conditions climatiques (température voire atmosphère contrôlée avec ajout de CO₂). Dans ce cas, les algues se développent spontanément sans ensemencement spécifique. Différentes technologies ont été développées : les caractéristiques principales sont un Capex et un Opex plutôt faibles pour une empreinte au sol importante et des conditions d’exploitation assez difficile à contrôler (sensibilité aux conditions externes, faible efficacité des échanges gazeux). De plus la question de la collecte des algues en excès est un sujet assez peu abordé de manière générale mais représentant un véritable enjeu d’exploitation et de pérennisation du procédé.

photo-bioréacteur

Des photo-bioréacteurs pouvant être à éclairage naturel ou contrôlé réalisés dans des tubes, des mini serres ou des enveloppes plastiques. Dans ce cas, les bioréacteurs sont ensemencés et le développement d’algues contrôlé par des apports nutritifs et les conditions d’exploitation. Différentes technologies ont été développées dont les caractéristiques principales sont un Capex et un Opex plus élevés avec une conception assez complexe des réacteurs. En contrepartie, l’emprise au sol est faible et le contrôle des conditions d’exploitation est poussé et peu dépendant de la localisation. Globalement le rendement de production de la matière est deux fois plus important dans un photo-bioréacteur par rapport à un réacteur ouvert.

Les algues en excès peuvent être :

• Digérées en conditions anaérobies et produire ainsi du méthane et donc de l’énergie
• Fermentées et produire de l’éthanol et autres alcools pouvant être utilisés pour la production de biocarburants.

Des technologies de transformation des algues sont en cours de développement mais le coût de production actuel ne permet pas à cette filière d’être compétitive.

Dans le domaine du traitement de l’eau, l’utilisation des algues n’est actuellement pas industrialisée principalement pour les raisons suivantes :

• Les algues ne réalisent pas réellement un traitement mais plutôt une fixation des nutriments (azote et phosphore). Ainsi en cas de digestion anaérobie ces nutriments sont relargués dans le centrat et donc ramenés vers la ligne eau. L’intérêt des algues serait donc exclusivement la production de matière et la valorisation énergétique qui peut en être faite (apport en digestion).

• La collecte et l’épaississement des algues reste un point peu industrialisé et peut représenter près de 30 % du coût total d’exploitation. Selon les types de culture, la sédimentation physico-chimique, flottation ou la filtration peuvent être utilisées mais peut de retour de fonctionnement à pleine échelle sont disponible pour une réelle évaluation.