AIX-Net-WWR - Nous faisons avancer le recyclage des eaux usées!
AIX-Net-WWR, le « Aachen Network for Waste Water Reuse » (réseau d'Aix-la-Chapelle pour la réutilisation des eaux usées), souhaite « donner une nouvelle vie aux eaux usées », et ce non pas une seule fois, mais encore et encore !
Résultats de la deuxième réunion de l'alliance et de stratégie en novembre 2025 du réseau d'Aix-la-Chapelle pour la réutilisation des eaux usées
1ère introduction
La gestion de l'eau est en train de subir de profonds changements. Le renforcement des exigences légales, les attentes croissantes en matière de protection des eaux et la pénurie croissante d'eau au niveau régional nécessitent de nouvelles approches technologiques. Parallèlement, les infrastructures centrales d'assainissement existantes atteignent leurs limites en termes de capacité, de besoins énergétiques et d'élimination des micropolluants.
L'AIX-Net-WWR - Aachen Network for Waste Water Reuse poursuit donc l'objectif de développer des systèmes semi-décentralisés modulaires pour la réutilisation des eaux usées, de fermer les cycles locaux de l'eau et de l'énergie tout en répondant de manière fiable aux exigences de qualité de l'eau pour le rejet(directive européenne sur les eaux résiduaires urbaines (KARL)) ou la réutilisation (par ex. la directive européenne 2006/7/CE pour les eaux de baignade, le règlement européen 2020/741 et le DWA-M1200 pour l'irrigation).
Les systèmes semi-décentralisés relient plusieurs bâtiments à une installation de traitement commune au niveau du quartier. La proximité géographique de la production, du traitement et de l'utilisation des eaux usées permet de récupérer ou d'utiliser l'eau, la chaleur et les matériaux recyclables directement sur place. De plus, les stations d'épuration centrales peuvent être déchargées et la résilience de l'infrastructure de l'eau peut être augmentée.
Une préoccupation particulière du réseau avec la nouvelle technologie est d'impliquer, dans la mesure du possible, les entreprises locales d'approvisionnement et d'élimination en tant que futurs exploitants des installations. Cette approche permet d'éviter que la nouvelle technologie de réutilisation des eaux usées ne soit considérée comme une concurrence à l'infrastructure existante. Cela contribue à son tour à garantir le financement de la mission d'approvisionnement des communes.
Les systèmes décentralisés d'approvisionnement en eau augmentent en outre la résilience de l'infrastructure critique en cas de crise, car ils réduisent les dépendances vis-à-vis des réseaux centraux et des points de défaillance individuels. En cas de panne de courant, de rupture de ligne ou de sabotage, les unités d'approvisionnement locales restent fonctionnelles et peuvent maintenir ou rétablir plus rapidement l'approvisionnement de base. Parallèlement, ils permettent une mise à l'échelle et une redondance flexibles, de sorte que les régions restent plus stables et plus aptes à agir même en cas de perturbations à grande échelle.
Les systèmes sont conçus pour :
- traiter les eaux usées domestiques en vue de leur réutilisation
- d'alimenter des quartiers entiersnouveaux bâtiments ou existants
- rendre l'ensemble du flux d'eaux usées utilisable pour la réutilisation
- récupérer l'énergie thermique
- utiliser les canalisations d'eaux usées déjà existantes
- d'intégrer les services publics locaux en tant qu'exploitants, d'être exploité de manière économique grâce à la standardisation
- d'améliorer la résilience des infrastructures critiques en cas de crise
1.1 Le réseau
AIX-Net-WWR réunit 11 entreprises, une start-up et cinq instituts de recherche, soutenus par plus de 30 partenaires associés tels que des entreprises industrielles, des sociétés de distribution et de traitement des eaux, mais aussi d'autres organisations du secteur de la construction et de l'environnement. L'alliance est ouverte à d'autres partenaires associés qui souhaitent soutenir activement le projet. L'objectif commun est de faire d'AIX-Net-WWR un réseau mondial de premier plan pour la réutilisation de l'eau et de donner une nouvelle vie aux eaux usées.
2. objectifs pour les domaines d'application des systèmes semi-décentralisés
Un avantage essentiel des systèmes AIX-Net-WWR est la possibilité de fournir différentes qualités d'eau en fonction des besoins locaux. Au total, quatre scénarios d'application sont considérés, qui peuvent également être exploités de manière combinée :
Scénario 1 - Rejet selon KARL
Comme l'exige KARL, les eaux usées sont traitées conformément à la 4e étape d'épuration pour les régions sans pénurie d'eau aiguë et sans possibilité de raccordement à une station d'épuration communale. (voir illustration 4)
Scénario 2 - Réutilisation comme eau d'irrigation
Pour les régions présentant une pénurie d'eau locale mais disposant d'un approvisionnement en eau potable, une qualité de classe A est atteinte pour l'irrigation agricole conformément au règlement UE 2020/741. (voir figure 5)
Scénario 3 - Réutilisation comme eau de service
En cas de pénurie d'eau existante, l'eau destinée à être utilisée, par exemple, dans les chasses d'eau ou dans les machines à laver, est traitée pour obtenir une qualité d'eau de service conforme à la norme NSF/ANSI 350-2014 Class C. Cette application n'est réalisable que dans les nouvelles constructions. (voir fig. 6)
Scénario 4 - Réutilisation comme eau potable
Pour les régions où la pénurie d'eau est prononcée, les eaux usées sont traitées dans une chaîne de processus à plusieurs niveaux jusqu'à atteindre la qualité de l'eau potable selon l'ordonnance sur l'eau potable. Un tel système peut être utilisé aussi bien dans les nouvelles constructions que dans les bâtiments existants. (cf. illustration 7)
3. les projets collaboratifs : Progrès et état actuel
Les cinq projets conjoints constituent la base technologique du système global composé d'un bioréacteur à membrane avec dosage de charbon actif en poudre, de granulés d'adsorbant biohybride, d'une oxydation par plasma non thermique, d'une nanofiltration et d'une déionisation à capacité d'écoulement, le tout associé à des concepts de commande et de surveillance innovants pour garantir la qualité de l'eau.
3.1 AIX-WWR - Développement du système de préparation
Dans AIX-WWR, un démonstrateur est développé pour le traitement de 20 m³/d d'eaux usées domestiques. Les eaux usées sont dosées à partir d'un réservoir collecteur et sont d'abord prétraitées dans un dégrilleur avec des trous de tamis de 1 mm (figure 9). Elles s'écoulent ensuite dans le bioréacteur à membrane, qui se compose d'un sélecteur, d'une dénitrification, d'une nitrification et d'une ultrafiltration (UF). Le sélecteur sert à favoriser les microorganismes floculants et à inhiber les microorganismes filamenteux afin d'optimiser le rendement de la biodégradation. Pour atteindre l'objectif d'une élimination de 80% des composés traces, du charbon actif en poudre est dosé dans le bioréacteur avant que les eaux usées ne soient filtrées à travers une membrane UF dont les pores ont une taille de 0,02 µm. Grâce à ce traitement, on s'attend à ce que le perméat remplisse les exigences, y compris l'élimination des composés traces selon KARL. La mise en service du démonstrateur est prévue pour février 2026.
3.2 AIX-SOLVED - Granulés adsorbants biohybrides
AIX-SOLVED produit un granulé adsorbant biofonctionnalisé dans le but d'éliminer les oligo-éléments et les métaux lourds tels que le cuivre, le zinc et le chrome. Le granulé biofonctionnalisé se compose d'un matériau support inorganique sur lequel des enzymes sont appliquées à l'aide de peptides d'ancrage (figure10a). Les enzymes sont produites à partir de plantes et sont ensuite fixées sur les granulés à l'aide d'un peptide d'ancrage. Les matériaux ont déjà été caractérisés et les enzymes et peptides appropriés ont été sélectionnés. Afin de tester les granulés en conditions réelles, un prototype de réacteur batch (figure 10b) a été construit. Celui-ci sera installé dans le démonstrateur en 2026.
3.3 AIX-OXI - Oxydation par plasma non thermique
Dans AIX-OXI, un processus plasma non thermique (NTP) génère des espèces réactives telles que des radicaux OH, du peroxyde d'hydrogène et de l'ozone pour la dégradation des oligo-éléments et la stérilisation. Le processus est basé sur une décharge à barrière diélectrique. Une électrode perforée d'un nouveau type permet d'introduire le gaz plasmatique dans l'eau sous forme de fines bulles. Un pilote de laboratoire de 12 litres a déjà été testé et les premiers essais de dégradation ont été concluants (figure 11). Sur cette base, deux prototypes de 10 m³/d chacun seront développés, l'un en mode semi-continu et l'autre en mode continu. Les deux prototypes seront intégrés dans le démonstrateur AIX-WWR afin de traiter un flux partiel.
3.4 AIX-WATCH - Suivi et validation
L'AIX-WATCH se concentre sur la surveillance de la qualité de l'eau et le développement d'une nouvelle sonde fluorescente. La sonde fluorescente doit permettre une analyse en ligne plus sensible que les sondes UV-ViS traditionnelles pour les paramètres totaux comme le DOC. Entre autres, un ColiMinder sert à l'analyse microbiologique en ligne, tandis qu'à l'aide d'échantillonneurs automatiques spécialement équipés, des paramètres standard comme le COT, la DCO, la DBO, le NO₃-N et le NO₂-N peuvent être saisis en ligne et des échantillons de réserve correspondants peuvent être constitués en cas d'anomalies. L'un des objectifs est de détecter les corrélations entre les paramètres standard et les données des sondes en ligne afin de réduire les dépenses liées aux analyses manuelles en laboratoire et de garantir ainsi une surveillance en ligne continue et peu coûteuse de la qualité de l'eau. Grâce à l'intégration de toutes les données de mesure du démonstrateur dans une application cloud, l'ensemble du système doit également pouvoir être surveillé à distance. L'intégration de tous les systèmes considérés dans AIX-WATCH dans le démonstrateur aura lieu en 2026.
3.5 AIX-DEZI - Nanofiltration et déionisation à capacité d'écoulement
AIX-DEZI s'occupe du traitement des eaux usées industrielles, en particulier du dessalement de l'eau saumâtre et de l'eau de mer ainsi que de l'élimination des composés perfluorés et polyfluorés (PFAS). La désionisation capacitive par écoulement(en anglais Flow-electrode Capacitive Deionisation, FCDI) est utilisée pour le dessalement. Parallèlement, les membranes UF sont fonctionnalisées en membranes de nanofiltration (NF) au moyen d'un revêtement couche par couche, ce qui permet d'ajuster la taille des pores et la charge de la membrane à différentes eaux. L'efficacité de la séparation des PFAS des lixiviats de décharges a déjà été démontrée expérimentalement avec des eaux réelles.
Dans la suite du projet, les technologies seront mises à l'échelle pour étudier les possibilités d'utilisation avec des eaux réelles et l'interconnexion des technologies entre elles, ainsi que l'interaction du procédé AIX-Net.
4. vision et perspectives
Afin de développer une série de systèmes économiques pour les systèmes semi-décentralisés, une production en série des technologies modulaires individuelles est visée. De plus, des modèles d'exploitation seront élaborés pour l'intégration des entreprises d'approvisionnement et d'élimination.
SAVE THE DATE: notre réunion finale aura lieu le 15 décembre 2026 à Aix-la-Chapelle et nous serions heureux de vous y accueillir. Si vous êtes intéressé, n'hésitez pas à vous inscrire ici : aixnetwwr@~@intewa.de
Caractères : 10.655 (espaces compris)
Coordination de l'alliance : INTEWA GmbH
Auteurs : Oliver Ringelstein, INTEWA GmbH, Dr. Olga Murujew, INTEWA GmbH
Courrier électronique : aixnetwwr@~@intewa.de
Site web : https://www.aix-net-wwr.com