Ressource stratégique par excellence, l'eau est au cœur des équilibres écologiques, des usages domestiques et des activités industrielles. Pourtant, sous l’effet du changement climatique et d’une augmentation des usages, elle se raréfie et se fragilise. En France, le Plan Eau, lancé en 2023, définit 53 mesures visant à renforcer la résilience de la gestion de l'eau et à garantir un partage équilibré entre les différents usagers. Même si le terme « hydrocarbures » n'apparaît pas expressément, le plan encourage notamment la réduction des rejets à la source, le renforcement du contrôle des rejets industriels et l'amélioration de la qualité des milieux aquatiques. La question des hydrocarbures s'inscrit donc pleinement dans ce cadre.
Exploitation pétrolière, transport et stockage de carburants, zones portuaires ou encore raffineries constituent autant de sources potentielles. Dans ce schéma, les eaux pluviales jouent un rôle déterminant dans la dispersion de ces polluants. Lors d'épisodes de pluie, les surfaces imperméabilisées lessivent les résidus accumulés qu'il s’agisse de carburants, d’huiles, etc. Ces polluants rejoignent ensuite les réseaux d'assainissement ou les milieux naturels par infiltration ou déversement.
Dans ce contexte industriel, les sources de contamination sont multiples. Les opérations de maintenance courantes, les zones de chargement et de déchargement, les installations de stockage ou encore les manipulations de fluides peuvent générer des pertes accidentelles. Même en l'absence d'événement majeur, c'est la pollution chronique et les faibles rejets répétés qui conduisent à des concentrations significatives dans les effluents.
Cette pollution est d'autant plus problématique qu'elle peut être quasi invisible, notamment lorsque les hydrocarbures sont présents sous forme d'émulsions fines ou de fractions partiellement dissoutes dans la phase aqueuse. Dans les eaux pluviales urbaines, cette pollution chronique est généralement associée aux matières en suspension (MES) fines. Ces particules constituent le principal vecteur de transport de nombreux polluants, notamment certains hydrocarbures et composés aromatiques. Les systèmes de traitement par sédimentation contrôlée, comme ceux proposés par Fränkische avec la technologie SediPipe, visent précisément à capter cette pollution récurrente.
Derrière le terme générique « hydrocarbures » se regroupent différentes familles de composés organiques constitués de carbone et d'hydrogène. On distingue notamment les hydrocarbures aliphatiques, que l'on retrouve dans les huiles minérales et les carburants, et les hydrocarbures aromatiques, parmi lesquels figurent les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène, xylènes) et certains hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Comme le rappelle Matthieu Girard, directeur commercial Traitement des effluents industriels chez Séché Environnement, « on retrouve ces hydrocarbures dans toutes les industries qui soit produisent, soit utilisent des hydrocarbures au sens large dans leur activité comme les raffineries, la pétrochimie, les industries des métaux, de mécanique et le traitement des déchets métalliques ».
De plus, la pollution peut également provenir de sites anciens. Des sols contaminés, d'anciennes cuves enterrées ou des installations désaffectées constituent autant de sources diffuses. En clair, « sur certains sites industriels où nous exploitons des unités de traitement des eaux, les trois matrices classiques où l'on retrouve des hydrocarbures sont les eaux de ruissellement, les eaux usées et les boues issues du traitement des effluents », ajoute-t-il. D'un point de vue chimique, un hydrocarbure est un composé organique simple contenant exclusivement des atomes de carbone et d'hydrogène.
Par définition, il est peu soluble et affiche une densité inférieure à celle de l'eau, ce qui explique l'apparition de taches irisées en surface. Cependant, leur comportement dépend de leur structure. Les HAP se caractérisent par une persistance extrême dans l'environnement et une toxicité aiguë pour la biodiversité, tandis que les hydrocarbures aliphatiques regroupent une large famille de composés dont la mobilité varie selon le poids moléculaire. Les BTEX, quant à eux, sont volatils et peuvent menacer tant la qualité de l'air que celles des nappes phréatiques.
LES DÉFIS DE LA DÉTECTION
Face à ces risques, la surveillance s'est renforcée. Les accidents et incidents industriels sont répertoriés dans la base de données Aria, qui recense chaque année entre 1400 à 1800 nouveaux événements en France ou à l'étranger. Cette vigilance accrue se traduit par l'évolution constante des textes. Par exemple, à l'échelle européenne, la directive-cadre sur l'eau (DCE) établit un cadre juridique visant à atteindre le bon état des masses d'eau et inclut certains hydrocarbures dans la liste des substances prioritaires figurant à l'annexe X relative aux substances prioritaires de la directive 2000/60/CE qui recense les substances prioritaires dont la présence dans les eaux usées doit être réduite, voire éliminée.
En France, le régime des installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE) est soumis à des valeurs limites de rejet, fixées par arrêté préfectoral. Parallèlement, les normes européennes EN 858-1 et EN 858-2 servent de référentiel technique pour la conception, le dimensionnement et la maintenance des séparateurs d’hydrocarbures utilisés pour le traitement des eaux pluviales et des eaux usées contenant des huiles minérales. En plus de ces normes, d'autres dispositions relatives aux hydrocarbures figurent dans le code de l'environnement.
La séparation des hydrocarbures ne peut pas être pensée indépendamment de leur détection. La chaîne de traitement débute par l'identification et la quantification des polluants, et de multiples acteurs sont spécialisés dans la détection des hydrocarbures. Olivier Paillard, directeur commercial chez Cometec, précise que son entreprise intervient « principalement sur des eaux plutôt faiblement chargées », autour de trois axes : « le prélèvement à l'analyse, le prélèvement à l’échantillon et la détection ».
Les approches des fournisseurs – Anael Analyse en ligne, Badger Meter, Bionef, Cometec, Datalink Instruments, Endress+Hauser, Hach, ISMA, Néréides, NKE... – varient selon la nature des effluents et les exigences réglementaires. Par exemple, Anael est spécialisée dans l'analyse des liquides pour des paramètres mesurables comme la pollution organique telle que le COT (Carbone organique total) ou la DCO (Demande chimique en oxygène) et, puis, parfois, elle fait face à des demandes spécifiques relatives à l’hydrocarbure.
Pour détecter les hydrocarbures, Christophe Vaysse, ingénieur technico-commercial chez Anael, distingue plusieurs technologies : « Il y a tout d'abord la capacitance qui utilise la conduction d'un signal proportionnel à la quantité d’hydrocarbures et qui permet de mesurer des concentrations assez fortes. Ensuite, la mesure par infrarouge est utilisée pour détecter l'irisation en surface mais elle a ses limites. Enfin, les détecteurs par fluorescence UV fonctionnent en excitant l'effluent avec une lumière à une longueur d’onde donnée et en récupérant le signal à une autre longueur d’onde, généré par les HAP, même à très faibles quantités ».
Toutefois, cela a ses limites car « la fluorescence UV ne mesure que les aromatiques et non les hydrocarbures totaux », indique-t-il. La question des seuils est centrale. « Il y a de plus en plus de demandes pour abaisser la limite de détection, mais en réalité, c'est complexe de descendre en dessous d'un milligramme par litre. On peut baisser les normes mais si on n’a pas les outils de mesure correspondants, cela ne sert à rien », conclut Christophe Vaysse.
Néréides propose des solutions robustes pour détecter la présence accidentelle d'hydrocarbures dans des environnements souvent difficiles. Son détecteur Oilspy est doté d'une membrane fusible réagissant à partir d'une épaisseur d’hydrocarbures de 0,1 mm, avec une grande sensibilité aux pétroles bruts, frais et étêtés à +150 °C, ainsi qu’à un grand nombre de produits raffinés. Généralement monté sur un coulisseau avec flotteur ou sur une bouée de bassin dans les sites de stockage d’hydrocarbures — la société propose aussi la vanne d'obturation Oilstop qui s’installe en sortie du drain d’évacuation des eaux de pluie des bacs à toit flottant –, les stations d’épuration (STEP) et les installations industrielles, ainsi que pour la surveillance des eaux de ruissellement, des prises d'eau et des nappes phréatiques, l'Oilspy ne nécessite pas d’étalonnage et très peu de maintenance.
Le détecteur optique SpillWatch! de l’Allemand Optimare, distribué par Néréides, détecte instantanément, et sans contact, la présence d’hydrocarbures (pétrole brut, diesel/fuel, huiles moteur, huiles lubrifiantes, essences) excités par LED grâce à un principe de fluorescence. Le système opto-électronique élimine automatiquement les conditions ambiantes comme la lumière du soleil, assurant une détection très fiable dans toutes les conditions d’éclairage, météorologiques et de surface.
« Quelle que soit la technologie de détection (fluorimétrie, optique, à membrane...), la plupart en contact avec les effluents, il s'agit de détecter des hydrocarbures dissous mais pas ceux de surface. Nous avons fait le choix, il y a plusieurs années, de partir sur le calcul de différence de réverbération de la lumière pour une détection d'hydrocarbures de surface et sans contact (aucune maintenance, ni consommables).
Le faisceau d'une source LED ou d'une source laser est envoyé à la surface de l'eau et réverbéré vers une cellule de mesure, les hydrocarbures ayant un pouvoir réfléchissant beaucoup plus élevé que l'eau.
Les technologies LED et laser devenant de plus en plus performantes au fil des années et fort du retour d'expérience des clients, notre quatrième génération d'appareils ODL-1600A intègre des améliorations : l'absence de pièces en mouvement, la détection de nappes avec comptabilisation d'un nombre de gouttes pendant un temps réglable, ce qui permet de dissocier des nappes et des démarrages de fuites d’hydrocarbures, l'ajout possible d'une deuxième tête de détection, etc. », indique Christophe Lichtle, gérant d’ISMA.
LA SÉPARATION : DU PRINCIPE PHYSIQUE À L'INNOVATION BIOLOGIQUE
Une fois les hydrocarbures détectés, l'étape de séparation entre en jeu avec des acteurs tels qu’ACO, Birco, CTP environnement, FPZ, Fränkische, Funke, Graf, O2D Environnement, Premier Tech Water and Environment, Salher, Séché Environnement, Sigmadaf, Simop, Wavin, etc. Une étape qui repose sur une loi physique simple, comme le rappelle Joëlle Tshibangu, Senior Product Manager chez ACO : « Les hydrocarbures étant plus légers que l'eau, ils remontent naturellement à la surface par différence de densité ».
Le séparateur classique exploite cela pour piéger les phases huileuses. Toutefois, il ne peut fonctionner seul de manière optimale. Un débourbeur associé est indispensable pour décanter les matières lourdes (sables, graviers, métaux lourds ; voir EIN n°489). « En présence de MES, il est essentiel d’installer en amont du séparateur hydrocarbures un système de sédimentation afin que les performances hydrauliques soient optimales », précise-t-elle.
Dans ce contexte, la mise en place d'un ouvrage de sédimentation en amont du séparateur constitue souvent une étape clé pour améliorer l'efficacité globale du traitement. Le dispositif de traitement des eaux pluviales SediPipe de Fränkische, seule solution certifiée par le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) à ce jour, est conçu pour capturer les particules fines et stabiliser les dépôts, limitant ainsi la charge polluante arrivant aux installations en aval et améliorant la performance globale du système.
Quant à Birco, la société propose la solution Bircodhydroshark combinant la pré-épuration (sédimentation hydrodynamique) et l'élimination des MES dans un système compact, enterré et livré monté dans un regard en béton du diamètre 800 à 3 000 mm permettant des contrôles et entretiens faciles. Cette solution est testée selon les exigences de la norme DWA-A102 pour les petites, moyennes et grandes surfaces.
Quant à CTP environnement, la société propose des équipements mobiles, tels que des skids séparateur-débourbeurs, « qui vont permettre de séparer l’eau de l’hydrocarbure. Pour les fractions volatiles, ce système est complété par une filtration à charbon actif », spécifie Paul Asnar, chargé d'affaires Traitement de l'eau chez CTP environnement.
Dans certains cas, une décantation en amont d'un séparateur est nécessaire pour récupérer les hydrocarbures piégés dans les MES», ajoute-t-il, notamment lorsque la pollution est essentiellement flottante. En cas de contamination des nappes phréatiques, la complexité augmente.
Il faut alors traiter simultanément une phase flottante et une phase aqueuse comprenant des particules dissoutes. L’installation d’un skid à trois compartiments, intégrant un coalesceur, permet d’accélérer le regroupement des microgouttelettes pour faciliter leur remontée.
Les délais d’intervention varient de deux à six mois pour un projet classique, mais «si c’est urgent, on peut intervenir en moins d’une semaine, notamment quand la Dreal* envoie une mise en demeure interdisant à l’industriel de continuer son activité», souligne Paul Asnar. Cette pression administrative reflète une prise de conscience environnementale globale. Pour les applications de chantier mobile (travaux publics), les entreprises qui privilégient la location ou qui ne souhaitent pas investir dans un terrassement, X’Pertus propose des séparateurs d’hydrocarbures mobiles sur skid, déplaçables avec un simple transpalette, intégrables dans différentes options et configurations, par exemple, avec possibilité de récupération d'eau selon usage souhaité (relevage, rejet au réseau, arrosage…), via des filtres adaptés suivant la teneur en MES, en DCO et en demande biologique en oxygène (DBO), à partir de 3 l/s.
Au-delà de la simple décantation, d’autres technologies émergent. La flottation à air dissous utilise l’injection d'air et l’ajout de polymères pour favoriser l’agglomération et la remontée des hydrocarbures. Les strippers, quant à eux, sont privilégiés pour transférer les composés volatils vers une phase gazeuse ensuite traitée sur du charbon actif.
L’un des procédés les plus prometteurs réside dans le couplage du stripping et du traitement biologique. Cynthia Mollard, ingénieure Process senior chez CTP environnement, explique que «l’alliance de l’aération poussée et de l’activité bactérienne permet d'atteindre des taux d’abattement records». En mettant l’effluent en contact avec des populations bactériennes spécifiques dans des bassins couverts, les industriels parviennent désormais à traiter la fraction dissoute de la pollution.
Cette approche qui fonctionne grâce à l’aération représente une avancée majeure. Cette solution a demandé de nombreuses années de réflexion sur le site d’une raffinerie.
Spécialiste des soufflantes à canal latéral, FPZ accompagne les entreprises dans le traitement des eaux pluviales et industrielles en fournissant des solutions d’aération performantes. En assurant une aération constante, elles optimisent l’oxydation des polluants, facilitent la séparation des huiles et permettent le transfert des effluents par air-lift. Ces solutions garantissent ainsi stabilité opérationnelle, efficacité énergétique et continuité de service.
Sigmadaf conçoit et fabrique les systèmes de flottation à air cavité CAF. Il s’agit d’une technologie de clarification des eaux usées très efficace, dont le principe de fonctionnement repose sur l’injection de microbulles directement dans les eaux usées, sans avoir recours à un flux d’air. Ces systèmes ont une conception compacte et fonctionnelle, et sont faciles à installer, à utiliser et à entretenir, car ils ne nécessitent ni compresseurs d’air, ni pompes, ni réservoirs sous pression pour le traitement des eaux usées.
Les systèmes de flottation CAF sont généralement utilisés comme prétraitements, bien que le fabricant ait également réalisé des installations dans lesquelles un équipement a servi de traitement de clarification secondaire, après un processus biologique, ou de traitement tertiaire dans un processus nécessitant une clarification finale. Représentant une approche un peu différente, la gamme Amter d’02D Environnement regroupe des géotextiles dépolluants conçus pour le traitement des eaux de ruissellement chargées en hydrocarbures.
Intégrés directement dans les ouvrages d’infiltration (noues, bassins, parkings, tranchées d’infiltration), ils assurent la captation physique des polluants puis leur biodégradation in situ grâce à un biofilm microbien au cœur des fibres. Les performances combinent une rétention des hydrocarbures supérieure à 99,5 %, une forte perméabilité et une durabilité compatible avec la durée de vie des aménagements, sans maintenance spécifique. « Un exemple significatif est l’application de la ligne ferroviaire SNCF Poitiers – Limoges, où plus de 3 000 m² de géotextile Amter ont été mis en œuvre sous une base vie en zone de protection rapprochée de captage d'eau potable, assurant la conformité aux exigences de dépollution et de prévention des risques de pollution diffuse », décrit Jessica Lepinasse, directrice Développement d’02D Environnement.
En définitive, la gestion des hydrocarbures dans les eaux pluviales et les eaux industrielles a changé de paradigme. Longtemps perçue comme une simple contrainte technique, elle est devenue un enjeu stratégique de premier plan. Elle nécessite une synergie entre chimie fine, ingénierie mécanique et solutions numériques. Pour Fränkische, les solutions de traitement des eaux pluviales jouent un rôle croissant dans la protection des milieux aquatiques.
En combinant ingénierie hydraulique, performance de sédimentation et intégration dans les réseaux, les technologies permettent d’apporter une réponse adaptée aux enjeux actuels de gestion durable des eaux pluviales. Face au durcissement réglementaire et aux défis climatiques, la capacité d’un industriel à détecter, séparer et traiter ses effluents n’est plus seulement une preuve de conformité, mais un indicateur majeur de sa performance environnementale et de sa capacité à s’inscrire dans une gestion durable de la ressource en eau.
