Traiter les effluents de l'industrie agroalimentaire tout en économisant l'eau, en recyclant des composants non utilisés dans les procédés ou en valorisant les résidus comme engrais, c'est toute une chaîne de traitement qui adopte une démarche plus vertueuse et, au bout du compte, plus économique. Sans oublier la pression des normes de rejet dans le milieu naturel qui agit comme un puissant moteur d'innovation.
Les effluents de l’industrie agroalimentaire sont caractérisés par leur forte charge en matières organiques et en graisses. Au-delà des procédés épuratoires qui permettent de rejeter une eau conforme aux normes dans le milieu naturel, se développent également des approches consistant à recycler l'eau des procédés ou de lavage afin de limiter la consommation d’eau de l’usine et d’être moins tributaire de variations dans son approvisionnement, en particulier lors des
périodes estivales ou dans les zones arides où l'eau est précieuse.
Leur forte charge en matières organiques fait de ces effluents les premiers bénéficiaires des méthodes d’épuration biologique, transmettant aux bactéries le soin de dépolluer les eaux usées. Sur ce marché, de nombreux acteurs comme Callisto, Actibio, Assiteaux, KWI, Aderbio, Corelec, Serep, Odipure, Afigeo, Vivlo, Maiveo, Atlantique Industrie ou encore Biome proposent des chaînes de traitement aérobies de style SBR MBBR, ou des procédés de méthanisation, une approche particulièrement efficace pour traiter les effluents issus de l'industrie agroalimentaire (cf. article sur méthanisation dans ce numéro).
D’autres procédés de la chaîne de traitement permettent en particulier de traiter les graisses, dès leur production en aménageant leur récupération ou en prétraitement pour les éliminer. Encore faut-il les collecter. ACO propose donc une nouvelle gamme de caniveaux en acier inoxydable (ACO Modul) pour drainer les eaux de lessivage et les eaux usées des process industriels. Le prétraitement de ces eaux, par un séparateur de graisse ACO Oléopur G (conforme à la norme NF EN 1825), en débarrassant les eaux des matières grasses, évitera les risques de bouchage des canalisations et favorisera leur traitement.
KWI, tout comme Purostar, Proserpol ou Veolia Water STI, propose des techniques de flottation pour soustraire les graisses des effluents.
Le procédé Biofloat de KWI utilisant le flottateur Megacell Vertical MCV permet de clarifier des effluents en réduisant les volumes des bassins et l'emprise au sol nécessaire.
Les systèmes aérobies et anaérobies peuvent également être adaptés à de fortes charges en graisses. La technologie Carbofil®, proposée par Maiveo, qui a fait ses preuves depuis plus de 15 ans dans le domaine du traitement des graisses agro-industrielles, traite jusqu’à 11 kg/DCO/m³/réacteur/jour avec un abattement supérieur à 90 % sur les graisses. La technologie Agira de Veolia Water STI traite des charges de graisses de 3 à 5 kg MEH/m³/jour en séparant, dans un bassin non aéré, l’étape d’hydrolyse. Le procédé abat ainsi plus de 90 % des lipides. Le procédé Biolix pour sa part permet de traiter plus spécifiquement les graisses et les hydrocarbures issus des unités de prétraitement avec un abattement de 85 à 95 % des lipides et une réduction de boues de 50 à 60 %.
Les boues issues de ces traitements font de plus en plus souvent l'objet de valorisation, notamment sur les exploitations de taille moyenne. Pour cela, leur séchage sur lit de roseaux, proposé par exemple par IFB Environnement, favorise leur minéralisation et réduit leur volume de 80 à 90 % avant de les orienter vers des filières d’épandage agricole ou de compostage. Autre approche plus intégrée, Agro Environnement a développé un système de boues activées à haut rendement épuratoire, le système breveté BAFPR, qui consiste à remplacer le clarificateur par un filtre planté de roseaux qui termine le traitement et permet de gérer le surnageant et les boues sous forme de terreau. « Le support filtrant de ces filtres
Le massif filtrant des filtres plantés est beaucoup plus épais que ceux destinés au séchage des boues, précise Emmanuelle Claverie, directrice d’Agro Environnement. Il faut compter 80 cm de granulat sur une plus grande surface et ne pas excéder 50 cm de boue. L'eau en sortie retourne dans le milieu naturel. L'entreprise propose également la solution Cascade, un stockage aéré, rustique et peu onéreux, adaptée aux activités qui présentent un pic saisonnier (congélation de pommes pour la pâtisserie, fabricant de cidre, etc.). Ce système de traitement extensif regroupe la totalité des effluents dans une lagune dans laquelle le traitement est étalé dans le temps.
Traiter les effluents chargés de phytosanitaires et de minéraux
Outre les matières organiques et les nitrates, éliminés au cours du traitement, les eaux issues de l’agroalimentaire sont également chargées de phosphore. Cet élément provient des matières traitées elles-mêmes, comme les laitages très riches en phosphore, mais également de l’acide phosphorique utilisé comme désinfectant pour le nettoyage du matériel. Des approches alternatives à l’ajout de chlorure ferrique sont proposées aujourd’hui qui sont plus vertueuses du point de vue environnemental et aussi souvent plus économiques. IFB Environnement, par exemple, dispose d’un substrat constitué de granulés de phosphorite (phosphate naturel) et utilisé en traitement de finition soit en cuve pour un traitement rapide, soit sur filtres plantés de roseaux. Dans ce dernier cas, les filtres horizontaux sont enrichis de phosphorite et le temps de séjour doit être de 12 à 36 heures. Le phosphore précipite sur le substrat filtrant et forme un composé extrêmement stable, l’apatite. « L’investissement de départ est plus important mais il n’y a pas de consommables ni de risque de relargage du phosphore, précise Jean-Christophe Stucky d’IFB Environnement. Le coût du traitement revient à moins d’un euro le mètre cube et le retour sur investissement est de 3 à 5 ans. Au bout d’une dizaine d’années, les granulés sont repris par le fabricant et acheminés vers des filières de valorisation pour fabriquer de l’acide phosphorique ou de l’engrais ».
D’autres éléments indésirables peuvent être présents dans les eaux usées comme les produits phytosanitaires dans le domaine de la viticulture. Les eaux de lavage du matériel de pulvérisation des vignes, par exemple, sont chargées en produits phytosanitaires dont les normes de rejet dans le milieu naturel sont particulièrement drastiques. La réglementation de 2006 impose de mettre en place des systèmes de traitement agréés par le ministère de l’Environnement pour traiter ces effluents. En effet, les analyses permettant de mesurer le taux de ces molécules dans les eaux rejetées sont extrêmement complexes et onéreuses : les viticulteurs ont donc une obligation de moyens, l’obligation de résultats incombant aux installateurs.
Une douzaine de procédés ont été agréés. Certains reposent sur une séparation des résidus de l’eau, comme le procédé Phytopur de Michael Paetzold ou le système BF Bulles du groupe Agrovista. D’autres dégradent les résidus, comme le système STBR2 développé par Aderbio, le Phytobac de Bayer, le procédé Phytocat de Résolution ou encore le Vitimax développé par Agro Environnement. « Notre Vitimax est le seul à proposer le traitement des effluents vinicoles et phytosanitaires sur une même station, explique Emmanuelle Claverie, directrice d’Agro Environnement. Nous éliminons par coagulation. »
et floculation le cuivre, le soufre et les éléments minéraux indésirables. Ensuite les effluents qui contiennent les matières actives biodégradables permettant de soigner les maladies, sont injectés en petites quantités dans la station à boues activées qui traite les effluents vinicoles. L’injection de cet effluent dangereux pour les bactéries est supervisée automatiquement avec un dosage fonction de la taille de la station et de son état biologique. Le traitement permet un abattement de 90 %.
Les résidus du prétraitement pour leur part sont dirigés vers un centre d'incinération de produits dangereux.
Maîtriser les rejets en période d'étiage
Lorsque les rejets d’eaux traitées dans le milieu naturel ne sont pas autorisés, par exemple en période d’étiage, il faut trouver un autre moyen de se débarrasser des effluents traités. La technique des zones de dispersion végétalisées prend aujourd’hui de l’ampleur dans les zones concernées par les restrictions.
Le procédé consiste à irriguer de façon contrôlée des cultures à visée énergétique, taillis à courte rotation (TTCR) constitués de saules, peupliers, aulne ou robiniers, ou bien plantations de miscanthus ou de chanvre.
Un système de goutte à goutte enterré est piloté automatiquement à partir des données fournies par des sondes capacitives placées dans le sol et mesurant l'humidité à diffé-
rentes profondeurs afin de pouvoir garantir que l'eau ne s'infiltre pas dans la nappe phréatique. « Cette technologie peut susciter des synergies intéressantes, souligne Jean-Christophe Stucky. Nous travaillons actuellement sur un projet qui va permettre d’absorber les 100 000 m³ d’effluents excédentaires d'une entreprise en période d’étiage. La communauté de communes, qui a monté par ailleurs un réseau de chaleur avec une chaudière à biomasse, est intéressée par la production de la zone de dispersion. Elle s’engage à exploiter la TTCR pour en faire des plaquettes stockables pour la chaudière. L'industriel pour sa part construit, alimente et maintient le système d’irrigation. Chaque partie contribue à l'achat du foncier ».
Recycler et valoriser tout ce qui peut l’être
Face aux problèmes d’approvisionnement lorsque l'eau fait défaut et, à l’inverse, aux difficultés à évacuer les eaux traitées, les industriels ont également la possibilité de limiter leur consommation au strict minimum en réutilisant leurs eaux de procédé ou, dans le cas d’élevage de poissons, les eaux de culture.
L'aquaculture est en effet un domaine de prédilection pour la réutilisation de l'eau car il faut 250 à 500 litres d'eau pour produire 1 kg de poisson.
Veolia Water STI propose le Système RAS (Recirculating Aquaculture System) qui permet de réutiliser jusqu’à 99 % de l'eau d’élevage grâce à un traitement en circuit fermé éliminant les matières organiques, les nitrates, les solides en suspension, le CO₂, N₂, les virus et bactéries ainsi que corriger le pH. La technologie utilise une combinaison de filtres circulaires Hydrotech.
discfilter et la technologie MBBR (Moving bed biofilm reactor) d’AnoxKaldnes qui permet aux microorganismes de se développer sur des supports en polyéthylène de densité légèrement inférieure à celle de l'eau, favorisant ainsi le contact des bactéries et des nutriments. KWI maîtrise également parfaitement le procédé MBBR et vient de réaliser plusieurs installations sur ce principe pour des industriels de l'agroalimentaire.
Veolia Water STI développe également des technologies de recyclage total ou partiel des eaux usées et de valorisation des effluents industriels. Le degré de recyclage de l'eau pour sa réintroduction dans le circuit de fabrication de l'usine dépend de la qualité requise pour les procédés concernés. Le bioréacteur à membrane Biosep permet de traiter 5 à 100 m³/h d'effluents et de réinjecter dans le système une eau de très grande qualité bactériologique pour les procédés de l'agroalimentaire. Elle est utilisée, couplée avec une osmose inverse, par exemple, pour le recyclage des effluents d’abattoirs à Cooperl-Lamballe. Les évaporateurs Evaled pour leur part recyclent l'eau évaporée par les procédés de concentration et réduction des déchets liquides en assurant une parfaite séparation des polluants organiques et des métaux lourds.
Atlantique Industrie a développé un système de recyclage d’eau en industrie agroalimentaire lorsque celles-ci sont chargées en matières en suspension ou en particules. Le procédé s'appuie sur de la séparation de phase (décantation lamellaire, flottation ou séparation physique par tamisage Rotosieve) éventuellement couplée à un conditionnement chimique en amont. Les résidus sont ensuite déshydratés pour revalorisation ou évacuation selon le type de déchets (Volute AMCON, PERA). Ces procédés peuvent être utilisés aussi bien en légumes (process, convoyage hydraulique), qu’en lavage de fumées, en terre, ... Tous les types d'industries peuvent être concernés (légumes, fruits, ...).
KWI propose également de plus en plus souvent aux industriels de recycler une partie de leurs eaux traitées pour, à minima, le
Lavage de la station de traitement, le lavage de camions, ou pour l'irrigation.
Spécialiste des procédés de filtration, l'entreprise TIA maîtrise de son côté les techniques de microfiltration (0,1 µm), ultrafiltration (0,01 µm), nanofiltration (0,001 µm) et osmose inverse (0,0001 µm) pour fournir la qualité d’eau requise pour de nombreux secteurs d’activité, de l'eau de lavage à l'eau ultrapure exigée par l'agroalimentaire, la microélectronique ou la pharmacie. L'entreprise dispose d'un parc d’installations pilotes qui autorisent la mise en œuvre de toutes les techniques de filtration membranaire. Ces unités, dont la taille varie du pilote de paillasse à l'unité pré-industrielle, permettent de réaliser des essais sur des échantillons allant de quelques décilitres à plusieurs milliers de litres de solution.
Toujours dans l’idée de recycler les matières non utilisées, Ovive, qui propose des traitements biologiques pour les IAA (Biomembrat, exemples en vinaigrerie, laiterie, fromageries, etc.) et des flottateurs à air dissous, met en pratique la fabrication de sous-produits à partir des déchets graisseux non nobles issus de l’agroalimentaire de façon performante, automatisée et en offrant des possibilités de réinjection dans les procédés. Grâce à un outil innovant de séparation de phases et une chaîne de préparation adaptée au projet, ces produits sont commercialisables dans les domaines de l’oléochimie et du BTP. Par exemple, cette entreprise a permis à la société Nord Cacao de valoriser les refus de production en utilisant une fraction de la matière grasse pour la formulation de biocarburant, une seconde pour produire un solvant débitumant utilisé en substitut du gasoil, et une troisième qui entre dans la composition de protection de banches de coffrage béton.
Veolia Water STI dispose également de procédés économiques et à faible impact énergétique pour récupérer les métaux (électrolyse) et les sels et matières organiques (électrodialyse) dans des effluents pour des concentrations entre 50 mg/l et 50 g/l. Le solvant organique, choisi pour extraire sélectivement le composé ciblé, est ensuite séparé de l’effluent et régénéré pour être réutilisé, limitant ainsi la consommation du solvant.
Vivlo propose un autre exutoire. L’entreprise construit des filières de recyclage des effluents industriels ou agricoles dans l’objectif de revaloriser les sous-produits. Elle exploite pour cela une technologie d’évapo-concentration sous vide basse température qui permet l’extraction de l’eau contenue dans un déchet sans modifier la matière organique contenue dans l’effluent entrant et limite les risques de cristallisation ou de précipitation lors des stockages. Les taux de matières sèches contenus dans les concentrats peuvent atteindre les 80 %.
Le coût énergétique de la technique est quasi-nul grâce à la récupération des calories des moteurs de cogénérations qui équipent ces applications. Les déchets issus de la concentration sont revalorisés grâce à leur teneur en matières sèches élevée.
