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. »