Analyse et réduction des émissions de N2O dans les procédés biologiques de traitement des effluents – N2OTrack

Le protoxyde d'azote (N2O), a un potentiel de réchauffement global environ 300 fois plus important que le dioxyde de carbone et contribue entre 6-8% aux émissions de gaz à effet de serre (GES) anthropiques mondiales exprimées en équivalents CO2. Ce projet a pour objectif de quantifier, modéliser et réduire les émissions de N2O, issu des procédés de traitement des eaux et plus particulièrement des processus de nitrification et dénitrification impliqués dans l’élimination des pollutions azotées. L’enjeu est de réduire ces émissions dans les filières actuelles et les filières futures qui viseront également une réduction des consommations d’énergie, ceci en généralisant l’usage de modèles, d’équipements et d’instrumentations adéquats.

Le projet rassemble 6 partenaires : trois laboratoires universitaires (LISBP-Toulouse, IEES-Paris, Ecobio-Rennes1), un institut de recherche appliquée (Irstea), l’entreprise publique de gestion des eaux de la plus grande ville française (SIAAP-Paris, Etablissement Public à Caractère Industriel et Commercial), ainsi qu’une PME fournisseur de techniques pour le traitement des eaux (Société BIOTRADE).

Le projet s'appuie sur le développement récent de nouveaux modèles et instrumentations (capteurs N2O en phase liquide et gaz, isotopométrie, rapports NO/N2O, modèles multi-processus) pour quantifier les productions et différencier les voies de production du N2O sur des sites réels et en laboratoire.

Plusieurs campagnes de mesure seront réalisées en particulier sur des systèmes encore peu référencés comme les biofiltres. Le programme de travail inclue des campagnes de mesure des émissions à grande échelle sur des durées longues pour intégrer les variations saisonnières.
Un programme de modélisation et d’évaluation des stratégies de minimisation du N2O est ensuite proposé. Les modèles les plus récents dont la structure sera validée par des expériences en laboratoire seront calibrés par les mesures sur site réel, systèmes à boues activées et biofiltres. Dans le projet une attention particulière sera portée aux systèmes intensifs à biofilm pour lesquels les modèles intègreront des processus de transfert et réactions.

Les modèles et les mesures obtenus permettront de réaliser des estimations plus réalistes des émissions globales de N2O issues de la dépollution des eaux afin d’améliorer les estimations du GIEC. A l’échelle Française, grâce aux bases de données des stations existantes, le potentiel de réduction des émissions par une meilleure conduite des installations et des instrumentations appropriées sera estimé.

Avec pour objectif simultané de minimiser la consommation d’énergie, des outils de contrôle seront démontrés à une échelle suffisamment représentative pour apporter de nouveaux produits commercialisables. L’objectif est de développer des outils permettant un monitoring précis des émissions et des technologies de contrôle innovantes pour remédier à ces émissions en intégrant les nouvelles contraintes des systèmes de gestion des eaux usées de demain (valorisation énergie et matière).

En donnant un nouvel enjeu aux systèmes de contrôle des stations (réduction des émissions de GES), ce projet devrait catalyser le marché des capteurs dans ce secteur. Les retombées en termes de conception et de gestion des procédés sont potentiellement nombreuses, au niveau des technologies de transfert de l’oxygène, de l’instrumentation et du contrôle dans les stations d’épuration.