vendredi 8 décembre 2017

Recherche du contexte et du dispositif - Phytoépuration

Low-Tech.

Carte pénurie eau dans le monde :


















[http://www.encyclopedie-environnement.org/eau/existe-il-risque-penurie-eau/]
Dans la recherche d’un contexte d’implantation de notre « device », nous commençons par une analyse du manque d’eau au niveau mondial.
Sur la carte nous remarquons très vite que le continent le plus touché par la rareté de l’eau est le continent Afrique. L’entièreté du continent a des difficultés liées à l’eau que ce soit d’un point de vue « physique » ou autrement dit climatique dans les pays chaud, et économique dans le centre de l’Afrique.
S’en suit une étude plus approfondie du continent Africain, la première étape est une analyse du climat.
Nous pouvons apercevoir sur la carte que l’Afrique est constituée de 6 zones climatiques.
Une des particularité (due à l’équateur) est la forte humidité au centre de l’Afrique, qui est extrêmement verte. Et au plus nous nous éloignons du centre, au plus nous nous dirigeons vers des zones de plus en plus arides.
Les deux zones vertes les plus centrales ont la particularité de ne pas avoir de saisons sèches.



Carte de l’accès à l’assainissement des eaux usées en zone rurale (Afrique)



























[http://www.un.org/spanish/waterforlifedecade/africa.shtml]
Une grande attention va être portée à l’étude des pays les plus nécessitant un traitement/ assainissement des eaux usées.
Nous focalisons notre recherche sur les résultats en zones rurales.
Bien que dans de nombreux pays, les zones urbaines ne sont pas énormément développées, nous trouvons toutefois souvent un réseau de raccordement à l’eau. (Même si celui-ci n’est pas toujours efficace)
Tandis qu’en zone rurale, le raccordement n’est pas existant, ils sont donc plus nécessiteux d’un accès à une eau potable. Certaines méthodes de distributions sont toutefois mises en place de manière informelle.



Cartes Maladie (Afrique) :


























Sur cette carte des maladies les plus présentes, et meurtrières dans chaque pays, nous nous rendons compte qu’il y a principalement 4 maladies répandues sur toute l’Afrique.

Sida → Infection par rapport sexuels, sang infecté.
Tuberculose → Infection par la salive principalement.
Malaria → Infection par sang infecté, piqure de moustique.
Diarrhées → Infection par bactérie E Coli, contenue dans les eaux non traitées.

Nous imaginons que l’impact de notre Low-Tech sera d’autant plus efficace dans les pays où la première cause de mortalité est liée au non traitement des eaux.



Situation Congo :
Notre étude nous conduit naturellement vers la République Démocratique du Congo.

1) Climat équatorial, et climat tropical. (→ réduire évaporation de notre device)
2) Moins de 25 % de la population a accès à une eau traitée.
3) La plus grande cause de mortalité est due au non traitement de l’eau.


 Quelques données propre à la République Démocratique du Congo:
% de la population utilisant des sources EPA* en milieu urbain:     83%
% de la population utilisant des sources EPA en milieu rural:     31%
% de la population ayant accès à un assainissement adéquat de l'eau en milieu urbain:     36%
% de la population ayant accès à un assainissement adéquat de l'eau en milieu rural:     4%

*EPA: Eau Potable Améliorée -> Quand un accès de type puit, fontaine, ... est accessible à moins d'un kilomètre de l'habitation et fournit au minimum 20l/personne/jour.



Recherche sur les besoins:

Afin d’agrandir nos connaissances sur le sujet des besoins dans les pays en voie de développement du point de vue de l’accès à l’eau potable, nous nous sommes penchés sur les études effectuées par l’OMS (Organisme Mondial pour la Santé), l’ONU (Nations Unies) et sur leurs scientifiques travaillant et publiant sur le sujet.
Ainsi d’après les Nations Unies, près de 1,8 milliards de personnes dans le monde vivent à proximité, et utilisent une source d’eau contaminée, par des matières fécales entre autre, et provoquant de nombreuses maladies, comme la dysenterie, le choléra, la polio, …
Il est aussi important de savoir que 80 % des eaux utilisées par l’homme, et donc polluées, sont rejetées dans les rivières et les mers sans aucun traitement. Ce qui participe à une pollution des eaux toujours plus étendue.
Toujours en se basant sur les Objectifs de Développement Durable, et en particulier sur les cibles de ceux-ci. Nous pouvons remarquer l’importance de l’épuration des eaux usées.

Cibles :
6.2 D’ici à 2030, assurer l’accès de tous, dans des conditions équitables, à des services d’assainissement et d’hygiène adéquats et mettre fin à la défécation en plein air, en accordant une attention particulière aux besoins des femmes, des filles et des personnes en situation vulnérable.

6.3 D’ici à 2030, améliorer la qualité de l’eau en réduisant la pollution, en éliminant l’immersion des déchets et en réduisant au minimum les émissions de produits chimiques et de matières dangereuses, en diminuant de moitié la proportion d’eaux usées non traitées et en augmentant considérablement à l’échelle mondiale le recyclage et la réutilisation sans danger de l’eau.


C’est donc l’analyse de cette problématique, qui nous a naturellement dirigé à approfondir la question de l’épuration, autant d’un point de vue des grosses installations que des installations à petites échelles, avec et sans utilisation d’énergie électrique.
Nous continuons nos recherches cette fois ci, en prenant en compte l’utilisation des plantes dans le système d’épuration, ou autrement dit : la phytoépuration.





Quel Low-Tech ?

La Phytoépuration !


Pourquoi choisir la phytoépuration ?
  • Ne nécessite pas d’électricité. (Seule énergie nécessaire → Solaire → Photosynthèse)
  • Entretien presque nul ! (Pas de vidanges, juste un curage (tous les 10 ans))
  • Impact positif sur la biodiversité !
  • Avantages en terme de coûts et d’entretien (-> La technique d’épuration/assainissement la moins coûteuse !)
  • Nouvel intérêt pour la gestion des eaux usées
  • Importance qu’elle redonne aux plantes.


La phytoépuration, c’est quoi ?
En un mot → Des plantes, un substrat et des micro-organismes.
De ces 3 composants résulte une action combinée et sont la base de tous les dispositifs de phytoépuration.
L’épuration à proprement parlé n’est pas du fait des plantes, mais bien des micro-organismes, l’action des végétaux en eux même est en réalité limitée.
Les plantes sont le support de fixation de ces micro-organismes, et créées les conditions de vie nécessaire aux micro-organismes.
Le substrat va être utile par phénomène d’adsorption (qui est la fixation des molécules sur des surfaces solides), et la rétention de polluants par réactions chimiques.

[La phytoépuration – Assainissement collectif et individuel, dépollution… ; Aymeric et Guillaume LAZARIN]

Quelle pollution ?
Toute sorte : organique, chimique et microbiologique.

Pollution Organique :
Désigne l’ensemble des substances d’origine biologique contenues dans les eaux usées (Excrément, Urine, Fumier, …)
Ce sont des molécules composées de Carbone, Azote et Phosphore, qui sont tous les 3 oxydables.
Est-ce que le fait de savoir qu’elles sont oxydables nous aides ? Bien-sûr , cela signifie qu’en présence d’oxygène, les micro-organismes (Aérobies) sont capables de dégrader ces éléments, et ils les transforment en minéraux.
Les plantes n’ont que très peu d’effet à ce niveau, ce sont les micro-organismes qui vont assurer le gros du travail par différentes réactions (Ammonification, nitrification, dénitrification).


Pollution Chimique :
Une grande diversité de molécules se cachent sous ce terme.
Ces molécules proviennent de l’industrie , des transports, de l’agriculture ainsi que de notre propre consommation.
La phytoépuration est efficace contre les pollutions chimiques et cette fois ci, c’est directement dans les plantes que nous trouvons la solution. Les plantes n’ont évidemment pas besoin d’assimiler des molécules chimiques pour leur croissance, bien au contraire cela est même plutôt nocif pour elles.
Le fait est que d’après les recherches actuelles dans le domaine, des chercheurs ont mis en avant la capacité des plantes à capter, assimiler, stocker et parfois même dégrader les polluants chimiques nocifs.


Pollution Microbiologique :
Les eaux contaminées par les excréments peuvent être très riches en micro-organismes tels que : bactéries, virus, parasites, protozoaires, …
Ces agents pathogènes, si ils sont rejetés dans l’environnement peuvent contaminer les êtres vivants, et évidemment les humains aussi.
Chez nous le problème est rare, il frappe surtout les populations des régions tropicales.
Un des enjeux est donc la destruction des germes pathogènes.
Nous allons considérer que les végétaux ne détruisent pas directement les agents pathogènes, mais grâce à leurs racines elles vont permettre le développement de bons micro-organismes, qui vont éliminer les pathogènes par concurrence.
Les scientifiques ont démontrés que la densité des micro-organismes est extrêmement importante au niveau des racines (Rhizosphère) car : il y a une production d’exsudats (Glucides, enzymes, sels minéraux,...), il y a une grande oxygénation et c’est une zone d’ombrage.



Autres rôles des plantes ?

Matières en suspension :
Regroupe tout ce qui n’est pas dissous, et se retrouve en suspension dans l’eau. Ceci est normalement problématique car provoque des dysfonctionnements par colmatage.
En phytoépuration, cela sera traité dans un bac vertical, comme tout le reste. Ce sont les plantes qui vont se charger de traiter les matières en suspension.
Toutes ces matières vont former une couche sur le dessus du bac du filtration, qui sera dé-colmaté par les nouvelles pousses des plantes qui vont casser la croûte.
Ainsi que sous l’action du vent si il y en a.


Evapotranspiration :
En fonction de l’utilité du bac, son rôle sera plus ou moins bénéfique.
Dans le cas d’un traitement avant de relâcher les eaux dans la nature, l’évapotranspiration va permettre de réduire la quantité d’effluents à rejeter dans le milieu et/ou réduire les quantités d’eaux pluviales à stocker.
C’est un phénomène extrêmement complexe à appréhender vu son caractère irrégulier, non permanent et anecdotique.


Mauvaises odeurs :
Normalement un filtre bien planté ne produit pas de gaz de fermentation, responsable de mauvaises odeurs. De plus par l’écran qu’ils forment avec leurs feuillage, ils parviennent à confiner les éventuelles mauvaises odeurs.



Comment fonctionnent les bacs ? (2 types de bacs. Vertical & Horizontal.)

Filtre planté à écoulement vertical :
2 rôles : Filtration & Oxydation.
Filtration → Matières en suspension sont retenues en surface du massif filtrant.
Oxydation → Substrat sert de support aux bactéries qui assurent l’oxydation des polluants organiques dissous.
Infiltration par simple gravité, percolation au travers du massif filtrant et ensuite drainage en fond de bac, vers le suivant.
En général, dans ce bac, c’est le roseau commun qui est planté (Phragmite), car il supporte très bien les phases d’inondations et de repos, l’eau est particulièrement chargée, il se développe très bien et décolmate la couche supérieure de boue si il y en a, et fixe très bien le substrat.
Il faut bien choisir la taille des granulats, ainsi que leurs composition chimique ! Attention à éviter les granulats calcaire qui se dissout et cause des dysfonctionnements.


Filtre planté à écoulement horizontal :
Les effluents reçus ici, sont préalablement filtrés. (Dans notre cas, par le filtre vertical)
Une des grandes différences est que ce filtre est en permanence saturé en eau.
On a ici un traitement biologique, qui fonctionne en deux mécanismes :
Partie inférieure du filtre → Pollution dégradée de façon anaérobie.
Partie supérieure du filtre → Pollution dégradée de façon aérobie.



Quelles sont les limites de la phytoépuration ?

Le Climat :
Les basses températures ne sont pas favorables à l’activité bactérienne et le gel diminue la capacité d’infiltration et d’oxygénation. Mais la phytoépuration n’est pas la seule à craindre les température fraiche et le gel, pour tout système d’épuration, c’est la même chose.

La place :
Un autre critère à prendre en compte est celui de la place que prend le système. De grande surfaces sont nécessaire. Pour cela, par chez nous c’est parfois compliqué à mettre en place vu l’urbanisation et la densification de l’habitat.



Quelles plantes a-t-on ?

Iris des marais (Iris Pseudacorus)
T° min= -20°c
Plante fréquente jusqu’à 800m d’altitude. Elle apprécie les zones humides et marécageuse tels que les bords d’étangs. Elle est très tolérante mais a une préférence pour les milieux neutres et acides plutôt que trop calcaire.
Efficace pour la dépollution des sols contaminés aux métaux lourds comme le Zinc et le Plomb. Incontournable en tant que plante épuratrice
Ils ont de fabuleux pouvoirs de fixation des sols, principalement en surface.

Joncs (Juncus)
T° min= -30°c
Apprécient les lieux humides comme les fossés, les bords de cours d’eau, …

Laîches (Carex)
T° min= -30°c
Apprécient les lieux humides comme les fossés, les bords de cours d’eau, …
Elimine les germes pathogènes et très bonne fixatrice du substrat

Massette (Typha Latifolia)
T° min= -20°c
Plante qui affectionne les eaux stagnantes et les rives lentes. Affectionne les milieux humides en voies d’assèchement.
Plante la plus utilisée en phytoépuration.
Croissance rapide

Menthe aquatique (Mentha Aquatica) 
T° min= -20°c
Culture très facile, aime le soleil et les sols humide. Elle s’étale très rapidement.
Classique de la phytoépuration
Odorante
Très bonne pour l’élimination de germes pathogènes
C’est une espèce hyper accumulatrice de Nickel.

Scirpe (Scirpus)
T° min= -18°c
Caractéristique des eaux dormantes, on la retrouve également en eaux calmes de rivières.
Grand pouvoir de fixation des sols grâce à son système racinaire.
Très bonne pour oxygéner l’eau



Sources :

Livre :
[La phytoépuration – Assainissement collectif et individuel, dépollution… ; Aymeric et Guillaume LAZARIN]

Web :
http://baignades.sante.gouv.fr/baignades/editorial/fr/controle/interpretation.html

Documents
http://www.zylloo.com/documents/documents_pdf/Stat_fe_enfants.pdf  (Unicef)
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