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Eaux douces, potables et approvisionnement

Dossier - L'eau est-elle encore bleue ?

Pourquoi l'eau nous est-elle nécessaire, à nous autres, humains ? Pourquoi peut-elle être si dangereuse lorsqu'elle est infectée ? Tantôt amie, tantôt ennemie, l'eau est une richesse précieuse. Découvrez ses différentes facettes dans ce dossier.

  
DossiersL'eau est-elle encore bleue ?
 

N'oublions pas : l'eau que nous polluons est la même que celle que nous buvons. Alors, pour garder une eau douce potable et propre, mieux vaut en prendre soin ; cela commence dès l'approvisionnement.

Les eaux douces sont très inégalement réparties à la surface de la planète. Il suffit de regarder un planisphère. Toutefois, il faut garder présent à l'esprit qu'un pays ou une région peut être relativement riche en eau douce et pauvre en eau potable (même avec des critères de potabilité assez larges). Par exemple, le Bangladesh est un pays où coule un des grands fleuves de la planète mais qui manque cruellement d'eau potable. Il en va de même le long du Niger et ce peut être dû aux sédiments charriés par le fleuve ou aux infections potentielles qu'il contient, voire les deux.

Lavage de voiture à l'eau. © VintageBlue, DP

Ceci dit, en Europe nous avons beaucoup d'eau douce, mais elle est de moins en moins potable par la faute de l'Homme qui a toujours considéré cette eau comme un bien public, gratuit et utilisable à l'envie : nous n'allons pas tarder à nous rendre compte du coût que cela représente (c'est déjà le cas, en Bretagne par exemple), qui sera payé par la collectivité dans son ensemble et non pas par les seuls pollueurs, tout simplement parce que les choses sont difficiles à chiffrer et que la justice a une logique, ma foi, très différente de l'écologie, en ce domaine en tous les cas, ne serait-ce que parce qu'elle fonctionne a posteriori, donc que l'eau est déjà polluée quand elle peut intervenir.

Cela ne devrait pas la dispenser (et là, le problème devient politique) de faire payer les coupables (qui sont aussi, souvent, des lobbies...) assez cher pour qu'ils n'aient pas envie de recommencer, puisqu'ils mettent en danger l'approvisionnement en eau potable de toute une région. Nous en sommes loin, quel que soit le pays d'Europe considéré... mais le problème prend de l'importance, nous en reparlerons.

Eau que nous polluons et que nous buvons.

Cycle de l'eau domestique

Il faut intervenir avant usage pour obtenir de l'eau potable et après usage pour enlever l'excédent de polluants selon le schéma suivant :

Cycle de l'eau domestique. © Sagep

Naturellement, les industries reçoivent de l'eau potable pour leurs activités, même si elles ne figurent pas sur ce schéma qui concerne les eaux domestiques uniquement.

Les lacs et les cours d'eau sont en relation avec les nappes phréatiques qui sont très souvent utilisées pour des prélèvements d'eau de consommation.

Nappe phréatique

Il est donc évident que ces nappes peuvent être et sont contaminées par les eaux de surface si celles-ci subissent un dommage. Même si on délimite des zones de protection autour des captages, la pollution peut arriver et contaminer la nappe par un autre endroit.

Étude et inventaire des ressources en eau

On fait d'abord la cartographie d'un bassin versant comme ci-dessous pour l'Adour par exemple :

  • 116.000 km2, 6 régions et 25 départements en tout ou partie,
  • 120.000 km de cours d'eau, dont 68.000 km (qui ont de l'eau toute l'année),
  • 6,5 millions d'habitants,
  • 2.000 industriels redevables,
  • 35.000 agriculteurs irrigants,
Bassin versant de l'Adour.

On recense les aquifères d'une région, dans ce cas le Poitou-Charentes :

Aquifères du Poitou-Charentes.

Nous n'entrerons pas dans les détails mais on peut ainsi déterminer quelles quantités d'eau sont ou non exploitables en France :

  • 46 % des eaux souterraines prélevées proviennent d'aquifères à nappe libre liées à des cours d'eau (nappe alluviale), ce qui représente 2.200 hm3 par an ;
  • 33 % proviennent des aquifères à nappes libres non liées aux cours d'eau directement mais alimentées par des eaux de pluie principalement (ou par d'autres aquifères), ce qui représente 1.600 hm3 par an ;
  • et enfin 21 % proviennent d'aquifères à nappes captives, 1.000 hm3 sont ainsi pompés annuellement.

Lors d'un prélèvement d'eau, la surface piézomètrique s'abaisse autour du point de pompage, c'est le rabattement de la nappe. On peut aussi prélever à la source, à la rivière, au fleuve ou au lac directement, les traitements préliminaires ne seront alors pas tout à fait les mêmes.

Le traitement des eaux usées est un épineux problème. Riches en matières organiques mais aussi en polluants et substances dangereuses comme l’ammoniaque, ces eaux passent en général par l’épuration avant de retourner dans la nature. Unisciel et l'université de Lille 1 nous dévoilent, avec le programme Kézako, le chemin de l’eau jusqu'à la rivière. © Unisciel

À lire également :

Traitement de l'eau

La station de pompage et la station de traitement ne sont pas forcément au même endroit et la seconde peut traiter des eaux de plusieurs provenances.

Station de pompage.

On ajoute divers produits à l'eau pour la traiter, en voici un résumé :

Traitements de l'eau potable, produits utilisés et rôle de chacun.

Le consommateur est tenu au courant de la qualité des eaux fournies par tout un réseau de structures dont voici l'organigramme :

Le consommateur peut se tenir informé de la qualité de l'eau.

Les propriétés rédox de l'eau sont importantes pour éviter les développements bactériens et la postchloration maintien ce potentiel dans une « zone » convenable jusqu'au consommateur.

rH2 et chloration.

D'autres moyens d'obtenir de l'eau potable : l'osmose inverse

On commence à utiliser les membranes pour filtrer l'eau que l'on doit rendre potable. Il y a des avantages : le peu de place occupé par la structure, la diminution des traitements puisque le filtre enlève toute sorte de particules, la possibilité d'équiper progressivement l'usine, la possibilité aussi de répartir les investissements...

Une membrane est une paroi qui oppose une résistance au passage des différents constituants d'un fluide, Elle permet une séparation sélective de certains des éléments composant ce fluide. Dans le traitement de l'eau de boisson, la séparation est effectuée par l'application d'une pression comme force motrice au travers de membranes semi-perméables. Celles-ci sont perméables aux molécules d'eau, mais retiennent toutes les particules de taille supérieure aux dimensions de leurs pores. La dimension des pores d'une membrane définit son seuil de coupure, la classant dans une des quatre catégories que sont la microfiltration, l'ultrafiltration, la nanofiltration et l'osmose inverse.

Selon la qualité de l'eau à traiter, ce dispositif fait appel à deux modes de fonctionnement différents : pour une eau peu chargée, la filtration est frontale, c'est-à-dire que l'eau est poussée perpendiculairement à la membrane ; pour une eau sale, la filtration est tangentielle et une pompe assure une vitesse de circulation le long de la membrane. Ce mouvement d'eau permet d'obtenir un équilibre entre la charge de l'eau circulant et le gâteau qui se dépose sur la membrane. Le mode tangentiel est plus coûteux en énergie mais permet de ralentir le colmatage de la membrane pour des débits plus importants ou une eau plus chargée.

Les particules accumulées dans les pores et sur la membrane forment ce qu'on appelle le gâteau, qui est périodiquement éliminé par un rétrolavage. Malgré cette opération, une partie des éléments colmatants s'adsorbent fortement à la membrane. Pour ces dépôts, un nettoyage lessiviel doit être appliqué avec des produits spécialement adaptés aux membranes.

Les valeurs annoncées de consommation électrique et vérifiées sur des installations fonctionnant déjà depuis quelques années en France et en Slovénie, varient entre 0,12 et 0,18 kWh par mètre cube d'eau produit.

L'osmose inverse est un procédé inspiré de la physiologie végétale dont le principe est simple et qui permet de dessaler l'eau de mer.

Osmose inverse.

Tous les élèves de collège on parler de l'osmose ou fait une observation à ce sujet, je n'y reviendrai pas... L'osmose inverse consiste précisément à inverser cet effet en exerçant une pression relativement importante pour obliger l'eau à passer (à travers cette fameuse membrane semi-perméable) dans le compartiment le moins concentré, au contraire de ce qu'elle fait naturellement.

Découvrons à présent la lettre de Sea River, qui nous parle du dessalement de l'eau de mer au Proche-Orient. Les modifications apportées au texte original sont entre parenthèses.

« L'accroissement démographique pose un grave problème d'alimentation en eau dans le monde. Les réserves d'eau souterraines et superficielles risquent, à un moment ou à un autre d'être insuffisantes. Le recours à l'eau de mer sera obligatoire dans certaines régions. Deux techniques sont envisagées : l'osmose inversée et la distillation. L'osmose inversée est une filtration à travers une membrane semi-perméable qui retient les bactéries, virus, les matières organiques et les sels minéraux. L'autre solution est la distillation, on chauffe l'eau marine sous une pression réduite (qui permet l'évaporation à des températures plus faibles). L'eau ainsi distillée doit être (recondensée) (...). Les deux techniques obligent à des investissements importants mais, à terme, le dessalement de l'eau de mer, apparaît comme une solution d'avenir (...). L'usine d'Ashkelon (au sud de Tel-Aviv) produira 50 millions de mètres cubes d'eau potable (soit la consommation de 700 000 habitants). L'investissement est d'environ 110 millions d'Euros et l'ensemble représente un chiffre d'affaires de 800 millions d'Euros sur 25 ans (...) La construction d'un (autre) établissement d'une capacité de 164 millions de mètres cubes (se fera) dans les Émirats Arabes Unis. Il s'agit de la plus grande station ainsi créée au monde. Les techniques de dessalement de l'eau de mer sont connues depuis longtemps, mais elles étaient restées dans les cartons en raison du coût de l'énergie nécessaire pour les faire fonctionner. Des essais ont eu lieu en France depuis longtemps mais bloquaient sur ce problème de rentabilité. Cette usine nouvelle doit permettre de passer d'une technique à une autre en fonction du coût de l'énergie. La première technologie consiste à produire de l'eau douce par évaporation, elle est grosse consommatrice d'énergie. La seconde est l'osmose inverse à travers une membrane semi-perméable. Ces usines sont parmi les premières en grandeur nature qui sont construites et peut être faut-il y voir une solution aux problèmes de déficits en eau de certains pays, surtout si on tient compte du fait que 70 % de la population mondiale vit à moins de 80 km du littoral. Jusqu'à présent ces techniques étaient employées par des îles (Malte, Maldives, Baléares, Canaries) ou de pays du golfe Persique dont les revenus étaient suffisants pour pouvoir s'offrir ces installations. »