Plateforme pour l’eau, le gaz et la chaleur
Votre «parcours dans le domaine de l’eau» a débuté par des travaux de recherche à l’Université de Waterloo (Ontario, Canada). Dans quel domaine meniez-vous vos recherches à l’époque?
Ce n’est pas tout à fait exact: ma carrière dans le domaine de l’eau n’a pas commencé au Canada, mais auparavant en Suisse. J’ai d’abord suivi des études d’ingénierie en génie rural à l’EPFL et à l’ETH Zurich, avec une spécialisation en environnement, notamment auprès du professeur Ernst Trüeb, spécialiste de la gestion de l’eau en milieu urbain. Dès mes études, le thème de l’eau m’intéressait beaucoup. C’est pourquoi, après avoir obtenu mon diplôme, j’ai commencé à travailler pour le bureau d’ingénieurs RWB dans le Jura, qui était notamment actif dans le domaine de l’eau potable. Après environ trois ans, je suis parti au Cananda, à l’Université de Waterloo, pour faire mon doctorat sous la direction du professeur Peter Huck. Pendant mon doctorat, je me suis intéressé aux filtres biologiquement actifs pour le traitement de l’eau potable et, en particulier, à l’influence de différents oxydants et désinfectants sur la performance de la biofiltration. Je me suis également penché sur les différentes propriétés des divers matériaux filtrants utilisés dans la filtration rapide, tels que le charbon actif, l’anthracite, le sable de quartz, etc.
Avez-vous pu transposer les connaissances acquises au Canada et les mettre en pratique ici?
Tout à fait, oui. Après avoir travaillé dans un bureau d’ingénierie, il m’est apparu clairement que je voulais mettre le focus sur un sujet assez concret. Je ne souhaitais pas faire de la recherche fondamentale, mais plutôt me consacrer au domaine appliqué. J’ai par exemple pu appliquer en Suisse les résultats de mes recherches sur l’ozonation suivie d’une filtration biologique. Dans ce cas, le charbon actif s’est révélé nettement plus adapté que le sable de quartz, car il réagit rapidement avec l’ozone dissous, de sorte qu’après quelques centimètres, celui-ci n’altère plus l’activité biologique dans le filtre. Le charbon actif n’est pas vraiment un meilleur support pour la biologie d’un filtre rapide, comme on l’a cru pendant un certain temps, mais en présence d’oxydants, il présente l’avantage de les détruire rapidement et de préserver ainsi l’activité biologique du filtre.
De retour en Suisse, vous vous êtes consacré au traitement des eaux karstiques. A quels projets de recherche et de développement avez-vous participé et quels résultats ont-ils donné?
Je tiens à préciser d’emblée que l’eau karstique, en raison de sa qualité médiocre et très variable, n’est utilisée que lorsqu’il n’y a pas d’autres possibilités. Dans le massif du Jura, cependant, l’eau en provenance de sources karstiques est souvent la seule option pour l’approvisionnement en eau potable. En fonction de la météo, les fluctuations irrégulières et imprévisibles de la turbidité, de la matière organique naturelle, des particules et des substances dissoutes, en particulier, exigent un traitement flexible et fiable afin de garantir à tout moment une eau potable de haute qualité. Par conséquent, on peut dire que les eaux en provenance des sources karstiques représentent un beau défi pour les spécialistes du traitement de l’eau. En France voisine, les premières installations d’ultrafiltration ont été développées dans le Jura français à la fin des années 1980 sous la forme de projets pilotes. En raison de son origine dans le Jura, le bureau RWB s’est fortement impliquée dans le captage et le traitement des eaux karstiques, notamment par Monsieur Jean-Louis Walther – le «W» du nom RWB. Il a d’emblée cherché à établir une étroite collaboration avec le monde de la recherche, en particulier avec Markus Boller de l’Eawag à Dübendorf. Avec leurs équipes respectives, ils ont étudié l’application de l’ultrafiltration (UF) pour le traitement des ressources karstiques. La question centrale de la recherche était très axée sur les aspects pratiques: l’ultrafiltration peut-elle fonctionner de manière stable malgré les fortes variations de la qualité de l’eau brute en provenance de ressources karstiques? Dans ce contexte, l’étude s’est particulièrement intéressée au problème du colmatage de la membrane et aux facteurs qui l’influencent. Parallèlement, RWB a également toujours entretenu des relations étroites avec les distributeurs et traiteurs d’eau français, comme, à l’époque, la Lyonnaise des eaux (aujourd’hui Suez) ou la Compagnie générale des eaux (aujourd’hui Veolia). La Lyonnaise des eaux a d’ailleurs développé à cette époque son propre système de membranes d’ultrafiltration, les membranes Aquasource. Les premières installations d’UF en Suisse ont été réalisées avec ces membranes. Aujourd’hui, les membranes d’UF allemandes ou hollandaises sont utilisées dans la plupart des cas. Depuis les années 2000, l’ultrafiltration est de plus en plus utilisée pour le traitement de l’eau de lac en Suisse. La station de traitement de Lutry (Service de l’eau de Lausanne) a d’ailleurs été pendant quelque temps la plus grande station d’UF au monde. Aujourd’hui, l’ultrafiltration fait généralement partie intégrante des projets en cours pour la construction de nouvelles usines de traitement de l’eau de lac. La filière «ultrafiltration – ozonation – charbon actif» est en quelque sorte devenu «l’état de la technique» en matière de traitement de l’eau de lac en Suisse.
«Les eaux en provenance des sources karstiques représentent un beau défi pour les spécialistes du traitement de l’eau.»
Et qu’en est-il des systèmes de traitement destinés aux très petits fournisseurs d’eau?
Le traitement de sources de qualité variable représente un grand défi dans les régions excentrées de Suisse, notamment dans les régions de montagnes. Afin d’apporter une solution à ce problème, notre bureau a développé, en collaboration avec la société Etertub, le kls®filter. Ce système de filtration compact fonctionne sans électricité ni ajout de produits chimiques et il est donc particulièrement adapté dans ce genre de situation. Le principe de traitement du kls®filter repose sur une succession d’étapes de filtration, notamment la filtration sur graviers et la filtration lente sur sable, deux techniques de traitement qui ont fait leurs preuves pour le traitement de l’eau depuis fort longtemps. De plus, la particularité de ce système de filtration réside dans l’utilisation de deux étapes de filtration lente en série et de l’utilisation de la bauxite comme média filtrant. Cela apporte une nette amélioration des performances de filtration par rapport aux traditionnels filtres à sable de quartz, notamment en ce qui concerne l’élimination des micro-organismes, tels que les bactéries fécales.
Au cours de votre carrière dans le domaine de l’eau, vous vous êtes également penché sur les différents aspects de la qualité de l’eau. Sur quels thèmes liés à la qualité de l’eau l’accent était-il mis au tournant du millénaire?
Les thèmes abordés à l’époque étaient déjà presque les mêmes qu’aujourd’hui. On parlait par exemple des résidus de pesticides. A l’époque, il s’agissait de l’atrazine et de ses produits de dégradation, notamment le principal produit de dégradation, la déséthylatrazine. De plus, l’attention se portait sur les composés organochlorés, en particulier le trichloréthylène et le perchloroéthylène, tout particulièrement dans la chaîne du Jura. Ces substances ont été détectées dans certaines eaux karstiques, car elles étaient largement utilisées comme solvants dans l’industrie horlogère et micro-mécanique. Jusque dans les années 1970/1980, on ne se souciait guère de l’élimination correcte et sûre de ces déchets de solvants chlorés, comme d’ailleurs pour d’autres substances chimiques potentiellement dangereuses pour l’environnement et la santé humaine.
Quelles solutions ont été trouvées à cet égard?
Dans les cas où on ne pouvait pas se passer d’une ressource en eau contaminée avec des solvants chlorés, il ne restait d’autre solution que le traitement. Pour les villes de Porrentruy JU et du Locle NE, Jean-Louis Walther, en collaboration avec Christoph Munz et Markus Boller de l’Eawag, a mis au point des chaînes de traitement comprenant notamment une étape d’oxydation avancée – ozonation avec ajout de peroxyde d’hydrogène – et une filtration spéciale sur charbon actif et grains (CAG) avec le filtre LUCA (layered upflow carbon adsorption). Dans le cadre du fonctionnement «upflow» du système LUCA, le charbon actif granulaire est ajouté à la surface du filtre par couches de quelques dizaines de centimètres, une nouvelle couche étant ajoutée dès que la concentration maximale autorisée des contaminants dans l’effluent est atteinte. Ainsi, la durée d’exposition du charbon actif en grains au carbone organique dissous, connu pour réduire sa capacité d’adsorption des contaminants organiques, est réduite. C’est ainsi qu’il a été possible de prolonger la durée de vie du CAG dans le filtre LUCA.
«Les différents micropolluants, notamment les métabolites pertinents de pesticides, continuent de préoccuper fortement le secteur de l’approvisionnement en eau.»
Et aujourd’hui? Quelles questions de qualité sont aujourd’hui au premier plan?
Les différents micropolluants, notamment les métabolites pertinents de pesticides, continuent de préoccuper fortement le secteur de l’approvisionnement en eau. C’est le cas, par exemple, des concentrations élevées de 1,2,4-triazole actuellement détectées dans l’eau potable provenant du lac Léman. Une molécule comme le 1,2,4-triazole, qui est extrêmement persistante et dont les propriétés physico-chimiques sont si proches de celles de la molécule d’eau, illustre bien les énormes difficultés auxquelles sont confrontés les distributeurs d’eau. D’un point de vue technique, il est pratiquement impossible, ou seulement au prix d’efforts totalement disproportionnés, d’éliminer ces substances de l’eau. Cela est d’autant plus important car les concentrations de 1,2,4-triazole détectées dans l’eau du Léman ne représentent aucun danger pour la santé humaine.
Avec le FOWA, la SVGW soutient des projets de R&D axés sur la pratique. Vous avez déjà participé ou participez actuellement à des projets FOWA. Sur quoi portaient ou portent ces projets?
Il y a quelques années déjà , nous avons mené à bien un projet FOWA. Celui-ci portait sur l’utilisation du charbon actif pour éliminer les métabolites du chlorothalonil de l’eau. La filtration au charbon actif classique permet certes d’éliminer ces métabolites de l’eau, mais elle nécessite un remplacement fréquent du charbon actif, ce qui rend le procédé inefficace. Nous avons pu démontrer que des procédés optimisés à base de charbon actif – les procédés LUCA et CarboPlus® – présentent une efficacité nettement supérieure à celle d’un filtre CAG classique pour l’adsorption des métabolites du chlorothalonil.
Actuellement, un projet d’envergure consacré au traitement des PFAS et du TFA est en cours. Outre notre bureau, il réunit notamment le laboratoire du Service de l’eau de la Ville de Lausanne, les principaux distributeurs d’eau de la région d’Yverdon-les-Bains, des entreprises spécialisées dans les technologies de traitement ainsi que l’Eawag. L’objectif est de développer des solutions concrètes, directement transférables et applicables par les distributeurs d’eau potable en Suisse. Dans ce cadre, des procédés sont évalués à l’échelle pilote sur l’eau du lac de Neuchâtel. Différentes configurations intégrant la nanofiltration, l’échange d’ions et des procédés à base de charbon actif optimisés sont testées. Les travaux portent à la fois sur l’efficacité d’élimination des PFAS et du TFA ainsi que sur des paramètres d’exploitation essentiels, tels que la consommation de charbon actif, le comportement des membranes face à l’eau brute en provenance du lac, etc.
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Outre la recherche sur les questions liées à la qualité de l’eau et, par conséquent, à son traitement, dans quels domaines les distributeurs d’eau recherchent-ils de nouvelles solutions et avancées?
Les distributeurs d’eau cherchent des réponses non seulement en matière de traitement, mais aussi dans le domaine de la gestion des infrastructures. Les réseaux de distribution, en particulier, sont généralement assez complexes et constituent en réalité souvent une sorte de «black box» en matière hydraulique. Ces aspects sont particulièrement importants car le réseau recèle de nombreux risques de détérioration de la qualité de l’eau. Au final, l’eau qui sort du robinet final doit être d’une qualité irréprochable pour les consommatrices et consommateurs. C’est pourquoi il est important de prêter attention non seulement au traitement, mais aussi au réseau de distribution. Il est très important de comprendre le fonctionnement du réseau – y compris les installations domestiques –et son comportement. Cela implique de savoir «quelle eau passe par quel endroit à quel moment» et de disposer par exemple de stations de mesure de débit pour se faire une idée de la façon dont l’eau s’écoule dans le réseau, surtout lorsqu’il s’agit de réseaux maillés. Les simulations, en particulier, permettent d’apporter un peu de lumière dans ce black box et de mieux maîtriser le réseau et son fonctionnement.
Un domaine qu’il faudra également prendre en compte de plus en plus dans les réflexions sur le développement de la distribution d’eau est celui de la «petite irrigation». J’entends par là l’irrigation des jardins et des parcs dans les zones urbaines. En raison du changement climatique et de l’instauration future en Suisse d’un climat similaire à celui que connaît aujourd’hui le sud de la France, cette petite irrigation en été, utilisant de l’eau potable, sera nécessaire à l’avenir, surtout si nous voulons conserver des espaces verts et des jardins dans les zones bâties. Cette évolution attendue en matière de changement climatique aura comme conséquence une augmentation des besoins en eau pendant ces périodes de sécheresse pour certains distributeurs d’eau.
Ă€ votre avis, Ă quoi ressemble une collaboration idĂ©ale entre les diffĂ©rents acteurs du secteur de l’eau – distributeurs d’eau, industrie et bureaux d’études, instituts de recherche, autoÂritĂ©s – pour trouver des rĂ©ponses aux questions importantes et faire Ă©voluer le secteur de l’eau?
La collaboration entre les bureaux d’ingénierie qui développent des solutions de traitement pour les distributeurs d’eau et le monde de la recherche – en Suisse, notamment avec l’Eawag – revêt une grande importance. Pour cela, il faut non seulement des chercheurs de haut niveau pouvant se prévaloir d’une liste de publications impressionnante, mais surtout des personnes capables de travailler en collaboration avec des ingénieurs et les distributeurs d’eau. Il ne faut en aucun cas perdre le lien qui unit l’institut de recherche Eawag, mondialement connu et reconnu, au secteur suisse de la distribution d’eau et de l’assainissement. Beaucoup dépend des personnes. Il faut des chercheuses et des chercheurs qui soient proches de la pratique. L’Eawag doit veiller à ne pas se transformer en tour d’ivoire.
«Les distributeurs d’eau cherchent des réponses non seulement en matière de traitement, mais aussi dans le domaine de la gestion des infrastructures.»
Je considère que certains projets FOWA de la SVGW, auxquels participent divers acteurs – distributeurs d’eau, instituts de recherche, bureaux d’ingénierie, SVGW, etc. – constituent un exemple de collaboration idéale. Chacun des partenaires apporte ses propres problématiques et ses propres idées, ce qui fait la force de ces projets. De plus, dans le cadre de tels projets, il est important d’informer régulièrement les autorités des résultats obtenus, afin que ceux-ci puissent être profitables pour tout le secteur et pris en compte dans la législation ou dans sa mise en œuvre.
Quelles sont vos attentes vis-à -vis de l’association SVGW? Quel rôle cette association devrait-elle jouer dans le domaine de l’eau?
Je souhaiterais que la SVGW se concentre davantage sur le domaine de l’eau potable. En Suisse, la très haute qualité de l’eau potable est de plus en plus considérée comme allant de soi. A cet égard, la SVGW devrait, outre son rôle technique, assumer également un rôle de communication et marketing renforcé, mener des actions de promotion auprès du grand public en faveur de l’eau potable et mettre en lumière tout ce qui se cache derrière la production de notre denrée alimentaire numéro un. Il faut avant tout une communication positive et évidemment factuelle. Lorsque l’eau potable fait l’objet d’une couverture médiatique, c’est généralement parce qu’il y a «des problèmes» quelque part. Le récent épisode du 1,2,4-triazole dans le Léman en est un parfait exemple. La SVGW devrait contrer cela en diffusant des récits et des informations positifs sur la qualité de nos infrastructures et le produit final: l’eau potable d’excellente qualité, disponible aux robinets de ce pays pour un prix imbattable. De plus, la SVGW devrait soutenir davantage les distributeurs d’eau dans leur travail de relations publiques en leur fournissant du matériel d’information et autres ressources et mettre également ce type de matériel à la disposition des enfants et des écoles.
Quels thèmes la SVGW devrait-elle aborder de manière plus approfondie?
La réglementation de la SVGW, avec ses directives et recommandations, me paraît très solide et ne nécessite pas d’être largement étendue. Le niveau ne devrait pas non plus être relevé. En revanche, il conviendrait actuellement de consacrer davantage d’efforts au maintien et à l’amélioration de l’image de l’eau potable dans ce pays. Un autre domaine d’action serait de promouvoir le secteur de l’eau potable comme un domaine professionnel attractif. Il est particulièrement important de susciter l’intérêt des jeunes pour travailler dans ce domaine primordial pour la prospérité de la société. Par rapport à d’autres thèmes, comme le changement climatique, les énergies renouvelables, etc., l’eau potable est quelque peu passée à l’arrière-plan ces dernières années. La SVGW devrait ici sensibiliser dans les domaines de la formation et de la recherche et faire davantage de promotion pour ce sujet.
«Certains projets FOWA, auxquels participent divers acteurs – distributeurs d’eau, instituts de recherche, bureaux d’ingénierie, SVGW, etc. –, constituent un exemple de collaboration idéale.»
Quel rôle l’association professionnelle devrait-elle jouer dans le domaine de la recherche et du développement, et comment peut-elle promouvoir la recherche appliquée de manière plus ciblée?
Avec le FOWA, la SVGW dispose déjà d’un outil important pour soutenir la recherche appliquée. Il convient en tout cas de le conserver et, si possible, de le renforcer. Il manque actuellement en Suisse une institution capable de mener des recherches très orientées vers la pratique dans le domaine de l’eau potable, à l’instar de ce que propose par exemple le Technologiezentrum Wasser (TZW) en Allemagne. L’Eawag, l’institut de recherche sur l’eau du domaine des EPF, serait tout désigné pour cette mission. Mais j’ai l’impression que l’Eawag s’est de plus en plus éloigné du monde pratique de l’eau potable ces dernières années. La SVGW devrait entrer en dialogue avec l’Eawag et s’engager pour que la recherche appliquée sur l’eau potable occupe une place plus importante au sein de l’Eawag. De plus, la SVGW pourrait également renforcer sa collaboration avec BlueArk, le pôle d’innovation pour la gestion intelligente de l’eau en Romandie. Enfin, je tiens à souligner le rôle important joué par Aqua & Gas en tant que revue spécialisée et source d’information pour la branche.
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Daniel Urfer a grandi dans la région de Bienne et il a étudié le génie rural à l’EPFL et à l’ETH. A la fin de ses études, il a commencé à travailler au sein du bureau d’ingénierie RWB. Après quelques années, il s’est installé au Canada pour mener des recherches à l’Université de Waterloo (Ontario) et rédiger sa thèse de doctorat dans le domaine de la filtration biologique de l’eau potable. Il est ensuite revenu en Suisse, où il a d’abord retravaillé chez RWB, puis au sein du Canton du Jura, comme responsable du département Eaux de l’Office de l’environnement. Depuis 2010, il travaille à nouveau chez RWB Groupe SA, où il est responsable du domaine de l’Eau. |
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