Un engrais solide à base d’eau recyclée

Que reste-​t-​il des eaux usées une fois éliminés la partie liquide et les contaminants ? Un engrais puissant à faible impact environnemental, répond la société suédoise EkoBalans, qui ambitionne de développer à grande échelle le recyclage des eaux urbaines, pour la production de granulés NPK.

Semez une graine. L’année suivante, vous récolterez une plante. Prélevez une nouvelle graine et resemez-​la, vous obtiendrez une nouvelle plante. L’agriculture est, par essence, un cycle. Mais nombre d’intrants, notamment les engrais minéraux, ne sont pas à l’heure actuelle intégrés à un schéma d’économie circulaire. Partant de ce constat, le groupe suédois EkoBalans s’est fixé pour objectif la production d’un engrais NPK efficace et durable, issu d’eaux usées recyclées.

Selon EkoBalans, cet engrais contient non seulement de l’azote et du phosphore, mais également des substances organiques permettant d’augmenter la teneur en humus dans le sol. C’est bien connu, les eaux urbaines sont riches en éléments fertilisants, une véritable mine d’or à condition de disposer d’une technologie capable de les en extraire.

Linnéa Kollberg contrôle l’installation d’extraction de phosphore et d’azote sur le site d’Helsingborg.

Recyclage plutôt qu’épuration

« Le problème des stations d’épuration actuelles est qu’elles ne sont pas conçues pour recycler les éléments fertilisants, mais uniquement pour nettoyer l’eau. Dès lors, les éléments fertilisants se retrouvent dilués », explique le biologiste Gunnar Thelin, fondateur d’EkoBalans. Autre problème : des substances chimiques sont utilisées pour éliminer le phosphate des eaux usées, rendant les éléments fertilisants inutilisables pour les agriculteurs.

La solution proposée par EkoBalans est d’éliminer l’eau afin de produire un engrais solide. « En utilisant une méthode biologique pour extraire le phosphate, ce qui est tout à fait faisable, nous pourrions en réutiliser les nutriments », souligne Linnéa Kollberg, ingénieure des procédés pour l’entreprise suédoise.

En dépit de la faible teneur en éléments fertilisants des eaux usées, le processus est en mesure de prélever quelque 20-​25 % du phosphate (si celui-​ci a été purifié biologiquement) et environ 15 % de l’azote dans les stations d’épuration actuelles. Des taux acceptables, mais qui seraient bien supérieurs si les stations elles-​mêmes étaient repensées.

« Nous avons retenu l’hypothèse suivant laquelle les stations d’épuration devront être transformées en stations de recyclage des éléments fertilisants », dévoile Gunnar Thelin. « L’extraction du phosphate seul n’est pas un résultat pertinent. » Cibler l’extraction d’azote des eaux usées est l’étape suivante.

Essais en cours

Le processus développé par EkoBalans est désormais testé au sein d’une station de recyclage pionnère, en cours d’installation à Helsingborg, au sud-​ouest du pays. Celle-​ci est rattachée à un nouveau quartier de la ville où les foyers sont dotées de trois canalisations d’évacuation distinctes aboutissant à la station ; l’une provient des toilettes, une autre de la baignoire/​douche, du lave-​linge et du lave-​vaisselle, et la dernière récupère la biomasse issue de déchets alimentaires broyés.

Cette conception vise un taux de récupération des nutriments largement supérieur. Les niveaux d’extraction d’azote atteignent près de 1 000 mg/​litre, contre 40-​50 mg à peine dans les installations classiques. « Au lieu d’extraire 20 % du phosphate de l’eau et 15 % de son azote, nous pouvons désormais en extraire 75-​80 % et 75 %, respectivement », précise Gunnar Thelin. Une fois en service, la station d’Helsingborg sera capable de produire 29 t N/​an sous forme de sulfate d’ammonium et 5,9 t P/​an sous forme de struvite.

Transferts de connaissances

De telles stations demeurent rares, mais la Scandinavie en compte d’autres, conçues d’une manière assez similaire à celle imaginée par EkoBalans.

« Nous avons besoin de nouveaux types d’engrais fonctionnant dans le cadre d’une économie circulaire », explique Thelin. « Nous devons trouver un moyen d’exploiter les flux croissants d’éléments fertilisants produits dans l’environnement urbain. » D’autres stations identiques à celles d’Helsingborg devraient voir le jour d’ici cinq à sept ans. Dans le même temps, les stations d’épuration existantes seront modernisées pour accueillir cette technologie. Par ailleurs, les connaissances techniques issues des six années de développement devraient être exportées à Murcie, en Espagne, sur une première installation pilote.

Gunnar Thelin ambitionne d’intégrer la production d’engrais à un schéma d’économie circulaire.

Préserver la santé du sol

Mais obtenir un engrais classique à partir d’eaux usées ne suffit pas, estime Thelin. « Il faut l’épandre dans les bonnes conditions, afin d’accroître au fil du temps la teneur en humus du sol. » L’engrais d’Ekobalans contient également du magnésium, du soufre, des micronutriments et du calcium. La teneur en azote – 21 % par rapport à 34 % dans les engrais classiques – inquiète les agriculteurs, mais Thelin estime que ce produit ne saurait être comparé à un engrais minéral NPK traditionnel.

« Nous envisageons notre produit dans le cadre d’une économie circulaire, une nouvelle façon de penser. Nous déplaçons les éléments fertilisants issus des eaux usées vers les champs. On ne peut pas continuer à appliquer une méthode consistant à épandre autant d’engrais que possible, les végétaux n’en absorbant que 30 %, et à laisser le reste s’écouler dans la nature. »

Des résultats encourageants

Pour la deuxième année consécutive, Peter Knutsson et son fils Johan, exploitants agricoles, participent à un essai de l’engrais d’EkoBalans, et se disent jusqu’à présent convaincus par ce nouvel intrant.

Au sein de leur exploitation de 640 ha située à une vingtaine de kilomètres à l’est d’Helsingborg, ils cultivent notamment du blé, du colza, de l’orge, des pommes de terre, de la betterave sucrière, des haricots et des pois. Les granulés NPK ont été appliqués au moyen d’épandeurs centrifuges. « Cette année, nous avons testé l’engrais sur l’orge brassicole et l’année dernière sur l’avoine, et les résultats obtenus sont largement supérieurs aux attentes », indique Johan.

Nous aimons l’idée d’utiliser les éléments fertilisants qui seraient sinon perdus.

Peter Knutsson

Le père et son fils sont eux aussi préoccupés par la faible teneur en azote. Nénamoins, si cet engrais permettait d’améliorer la marge, il pourrait être une solution viable, soulignent-​ils. « Nous aimons l’idée d’utiliser les éléments fertilisants qui seraient sinon perdus, et j’estime que nous, agriculteurs, devons contribuer à rendre la production alimentaire plus durable », ajoute Peter.

Ulrika Dyrlund Martinsson, responsable d’essais à la société suédoise d’agriculture et d’économie rurale, tire un bilan très positif des résultats constatés. « L’inspection visuelle n’a révélé aucune différence en matière de rendement avec l’utilisation de l’engrais EkoBalans, et nous n’avons constaté qu’un écart minime quant à la teneur en azote », précise-t-elle.

« Il va falloir commencer à rechercher d’autres options, et faire en sorte d’intégrer la production à un système de recyclage. Le phosphate est un produit fini et il sera de plus en plus difficile et coûteux de s’en procurer à l’avenir. »

Bien que les sources mondiales de phosphate aient été revues à la hausse, Gunnar Thelin estime nécessaire de ménager les ressources naturelles dès aujourd’hui : « Peu importe si le phosphate exploité dure 80 ou 400 ans. Nous devons recycler le phosphate, l’azote et les autres éléments fertilisants déjà présents dans le système. »