Dossier Spécial Problématiques de l'Eau
Avec L'EpE (Les Entreprises pour l'Environnement)
Préface
L’eau, source sine qua non de la vie, «
or bleu », partie intégrante du quotidien, base de l’alimentation, du
développement économique, mais aussi vecteur de pathologies, de décès
prématurés, parfois source de conflits... Les images s’enchaînent
facilement lorsqu’on parle de la ressource en eau ; les évoquer permet
de ne pas oublier combien nos modes de vie comme nos activités
économiques sont dépendants de cette simple molécule H2O, dont la
disponibilité en quantité et en qualité est insuffisante dans certaines
parties du monde et se fragilise globalement au fur et à mesure que
s’accentuent les pressions anthropiques de toutes sortes sur le cycle
de l’eau.
Comment gérer, préserver
et partager au mieux la ressource ? Comment s’adapter dans un monde
dont plus du tiers de la population vivra probablement, à la moitié de
ce siècle, en deçà du seuil de stress hydrique ?
EpE est une association
de grandes entreprises engagées pour l’environnement, dans leur
stratégie et leur gestion courante.A travers la Commission « Roadmap
Environnementale » de l’association, ces entreprises essaient
d’anticiper les changements dans les vingt prochaines années, ruptures
technologiques, nouveaux modèles économiques, qui vont modeler
l’environnement de la prochaine génération. L’eau est un des thèmes
essentiels de cet exercice ; à la fois parce que les entreprises sont
des acteurs importants, utilisateurs, fournisseurs, épurateurs ;
également parce qu’elles sont elles aussi dépendantes pour leur
activité de la ressource en eau. Elles veulent ainsi réaffirmer leur
engagement pour le développement durable, ainsi qu’à être partie des
solutions aux évolutions à venir.
Cette prospective sur l’eau à l’horizon 2025, fruit de leur réflexion
et de leurs pratiques, témoigne que les entreprises ont conscience de
ces enjeux et fournira, nous l’espérons, quelques repères utiles.
Jean-Yves GILET, Président d’EpE
Quel est l’état de la ressource ?
1. Une ressource renouvelable
Moins de 3% de l’eau dans le monde est douce, dont 2,5% immobilisée
sous forme de glace : l’humanité ne peut compter que sur les 0,5%
restants pour répondre à ses besoins. Cette eau douce est répartie dans
différents réservoirs : principalement les aquifères (10 millions km3)
mais aussi les
précipitations sur
les sols (119 000 km3), les lacs (91 000 km3), les
réservoirs artificiels (5 000 km3) et les rivières (2 120 km3).
L’eau présente dans ces réservoirs fait en permanence l’objet de
recyclages qui constituent le « cycle de l’eau », et lui assurent son
caractère renouvelable. Ce cycle est important à prendre en compte dans
l’évaluation de l'état des ressources en eau et de sa disponibilité
pour l’homme.
Océans (1 338 000 000 km3). Neige et glace (29 000 000 km3). Eau
souterraine (10 000 000 km3). Évaporation de la mer (430 000 km3).
Précipitations sur la mer (390 000 km3). Précipitations sur les sols
(119 000 km3). Lacs (91 000 km3). Évaporation des sols (70 000 km3).
Ruissellement (40 000 km3). Vapeur d’eau dans l’atmosphère (13 000
km3). Rivières (2 120 km3)...
D’après
l’article de T. Oki et S. Kanae paru dans Science en 2006, le volume
d’eau figé dans les glaces à cette date était de 24 millions km3 et
celui contenu dans les lacs de 175 000 km3. La variation observée entre
les chiffres de 1998, présentés dans le tableau ci-contre, et ceux de
2006 semble pouvoir illustrer les effets du réchauffement climatique
sur le cycle de l’eau..
2. Une ressource aux multiples usages
Chaque année, les hommes prélèvent à l’échelle mondiale environ 4 000
km3 d'eau douce. Au regard des plus de 10 millions km3 présents dans
les différents réservoirs naturels, la problématique de l’eau ne relève
donc pas du volume disponible mais de l’accès local à la ressource, et
à une ressource de qualité suffisante.
L’eau prélevée a trois usages : - 70% pour l’agriculture,
essentiellement à des fins d’irrigation. - 22% pour la production
d’énergie, que ce soit de l’hydroélectricité ou de l’électricité
thermique ou nucléaire qui utilise l’eau pour le refroidissement de la
vapeur produite par les centrales, et pour la production industrielle
si l’eau est fluide de procédés ou intrant dans les produits. - 8% pour les usages domestiques.
Ces ratios varient fortement en fonction du revenu du pays considéré.
Par exemple, l’industrie utilise environ 60% de la ressource en eau
dans les pays à revenu élevé contre seulement 10% dans les pays à
faible revenu ou revenu moyen. Les volumes prélevés ne sont toutefois
pas totalement consommés : sur 4 000 km3, 2 500 sont effectivement
consommés chaque année, le reste étant rejeté directement dans le
milieu naturel après usage. En France, l’agriculture représente
seulement 11% des prélèvements mais 68% des consommations nettes
puisque cette eau est largement utilisée pour l’irrigation des
cultures. A l’inverse, la production d’énergie est responsable de 59%
des prélèvements mais ne représente que 3% des consommations nettes
dans la mesure où l’eau est essentiellement utilisée en refroidissement
des centrales puis restituée au milieu naturel.
3. Une ressource inégalement répartie, distribuée et consommée
La ressource en eau n’est pas également répartie dans le monde. En
effet, 10% des pays possèdent 60% de la ressource, et la disponibilité
connue par an et par personne varie de moins de 500 m3 à plus de 10 000
m3 selon les régions du monde. Un pays connaît un stress hydrique en
deçà d’une ressource renouvelable en eau douce de 1 700 m3 par an et
par personne, tandis qu’on considère que le développement
économique et le
bien-être individuel sont affectés négativement en
deçà de 1 000 m3 par an et par personne. A l’heure actuelle, environ
700 millions de personnes réparties dans 43 pays vivent en-dessous du
seuil de stress hydrique. Le schéma ci-contre indique le pourcentage
d’eau prélevée dans les différentes régions du monde par rapport au
volume d’eau naturellement disponible.
Enfin, la consommation d’eau est disparate dans le monde en fonction
notamment du développement économique modulé par la disponibilité
locale de la ressource : alors qu’un mètre cube d’eau par an est
nécessaire à la survie, la consommation domestique par an par personne
est de 4 m3 au Mali, 106 m3 en France et 215 m3 aux USA (source : «
Water for people, water for life », UNESCO 2003).
L’« échelle de l’eau », proposée par le WBCSD, met en évidence la
corrélation entre le niveau de revenu et les besoins en eau (et en
énergie).
Au-delà de sa répartition initiale, l’accès à l’eau potable n’est pas
offert à tous de la même manière : 3,3 milliards de personnes disposent
d’un point d’approvisionnement privé, 1,9 milliards se fournissent dans
une source publique d’eau courante de qualité contrôlée, et 1 milliard
de personnes sont sans accès à une source d’eau courante et se
fournissent directement dans des sources naturelles (rivières, lacs,
etc.) ou auprès de marchands ambulants. L’accès à l’eau courante
progresse pourtant dans certains pays comme le Gabon où le nombre de
personnes connectées au réseau est passé de 48% en 1997 à 70% en 2007,
selon les données de Veolia Eau.
L’une des conditions d’accès à une ressource de qualité est aussi
l’assainissement, or 2,6 milliards de personnes ne disposent pas
d’installations d’assainissement. On estime que la mauvaise qualité de
l’eau ou le manque d’hygiène entraînent le décès chaque année de 1,8
millions de personnes en raison d’infections (diarrhées, choléra). Le
schéma ci-contre indique la part de la population ayant un accès à
l’eau potable.
4. Une ressource que l’on épuise
Dans la mesure où le cycle de l’eau fonctionne, la ressource ne
s’épuise pas globalement. En revanche, elle peut s’épuiser dans
certaines régions.Au-delà de certains facteurs naturels qui perturbent
le cycle de l’eau (évènements climatiques extrêmes, sécheresse, etc.),
les pressions les plus importantes s’exerçant sur les ressources en eau
sont surtout le fait d’activités humaines.
a) Facteurs limitant la quantité d’eau disponible
La surexploitation
Les prélèvements excessifs d’eau épuisent à la fois les eaux de surface
(exemple de la mer d’Aral) et les nappes phréatiques (c’est le cas de
60% des villes européennes de plus de 100 000 habitants, et aujourd’hui
de métropoles comme Pékin). 15% à 35% des prélèvements mondiaux servant
à irriguer les cultures agricoles ne sont pas considérés comme
soutenables (source : « Ecosystems and human well-being : synthesis »,
MEA, 2005).
La transformation du paysage
Déforestation, cultures industrielles et vivrières, drainage des zones
humides, imperméabilisation des sols... participent à l’altération du
cycle de l’eau et donc à des déséquilibres locaux.
Le changement climatique
Il participe à l’intensification de pressions existantes, notamment
dans les régions qui se trouvent déjà en situation de stress hydrique.
Les connaissances scientifiques actuelles suggèrent que l’intensité de
phénomènes météorologiques extrêmes découlant du réchauffement
climatique, tels que les inondations et les sécheresses, devrait
augmenter. Le changement climatique participe déjà aujourd’hui à la
fonte de certains glaciers, mettant ainsi en péril les cycles de l’eau
locaux qui en dépendent (Himalaya et Gange, Alpes et mer Tyrrhénienne).
L’accès à l’énergie
Eau et énergie vont souvent de pair : l’accès à l’eau dans les pays en
développement est contraint par l’énergie disponible pour le pompage et
le transport.
b) Facteurs altérant la qualité de l’eau
La pollution
Les principaux polluants d’eau douce comprennent notamment les matières
organiques et les organismes pathogènes rejetés avec les eaux usées,
les engrais et les pesticides provenant des terres agricoles, les
pluies acides résultant de la pollution de l'air et les métaux lourds
libérés par les activités minières et industrielles. En France par
exemple, en dix ans plus de 30% des captages d’eau potable ont dû être
fermés dans la région Poitou- Charentes pour cause de pollution par les
nitrates.
Une exploitation inadéquate
Les activités comme l'agriculture, le défrichement des forêts, la
construction de routes et l'exploitation minière peuvent apporter dans
les cours d’eau un surplus de terre et de particules en suspension, qui
nuit aux écosystèmes aquatiques, altère la qualité de l’eau utilisée en
aval et gêne la navigation intérieure. La surconsommation individuelle
est un autre exemple d’usage inapproprié de la ressource.
Outre l’impact sur l’homme, les atteintes à la ressource en eau font
peser une menace sur la biodiversité : la moitié des zones humides du
monde ont disparu au cours du siècle passé, entraînant l’extinction ou
la mise en danger de 20% des 10 000 espèces de poissons d’eau douce
recensées dans le monde et de nombreuses espèces d’oiseaux.
Quelle perspective pour la ressource en 2025 ?
1. La croissance démographique
La population mondiale devrait dépasser les 8 milliards de personnes
d’ici 2025 avec une augmentation en conséquence de la pression
anthropique sur la ressource au niveau local.
2. L’augmentation du niveau de vie
Le développement économique et social a un impact sur la consommation
d’eau, notamment au travers de l’évolution des régimes alimentaires. En
moyenne dans le monde, une personne consomme deux fois plus d’eau
aujourd’hui qu’en 1900, et une projection sur base de la productivité
agricole et des régimes alimentaires actuels indique que cette tendance
à la hausse se poursuivra, en liaison avec le changement des habitudes
de consommation des pays émergents.
3. Le développement des activités
Le développement des activités des secteurs primaire, secondaire et
tertiaire entraînera une augmentation de la consommation d’eau.
L’industrie, davantage que l’agriculture, causera la majeure partie de
l’augmentation d’ici 2025.
4. L’accélération de l’urbanisation
D’ici 2025, 5,2 milliards de personnes vivront en ville: cette
urbanisation requiert des infrastructures de distribution, de collecte
et de traitement des eaux usées capables de traiter des flux importants
et nécessitera par conséquent des investissements en capital. Le
traitement des eaux contaminées et polluées est le seul moyen de
prévenir le risque environnemental et sanitaire associé à cette
urbanisation.
6. Presque un tiers de la population sous stress hydrique en 2025
Faute de politiques adaptées, les pressions exercées sur l’eau par les
activités humaines seront donc amenées à s’intensifier au cours des
prochaines décennies. Selon le “ Rapport mondial sur le développement
humain 2006 ”, d’ici à 2025, le nombre de personnes vivant en-dessous
du seuil de stress hydrique atteindra 3 milliards, contre « seulement »
700 millions aujourd’hui, le problème s’intensifiant en Afrique
subsaharienne, en Chine et en Inde.
7. Vers des conflits liés à l’eau ?
L’accroissement de l’inadéquation entre l’offre et la demande en eau
recèle un potentiel de conflits pouvant menacer la stabilité
géopolitique de certaines régions. Plus de 260 bassins-versants
fluviaux du monde sont partagés entre deux ou plusieurs pays, et en
l’absence d’accords ou d’institutions solides, l’évolution d’un bassin
pourrait provoquer des tensions transfrontalières - le terme « rival »
vient d’ailleurs du latin « rivalis », qui désigne les habitants de
rives opposées d’un même fleuve. Néanmoins, certains experts pensent
que le catastrophisme n’est pas de mise* et soulignent que l’eau, par
sa nature même, incite les Etats à coopérer.
De quelles nouvelles technologies de gestion de l’eau disposerons-nous en 2025 ?
Pour répondre à la demande croissante en eau, les méthodes
conventionnelles seront largement mobilisées : stockage de l’eau de
surface dans des réservoirs (exemple du barrage des Trois-Gorges en
Chine), détournement des cours d’eau vers les régions arides (exemple
du projet brésilien de détournement des eaux du São Francisco sur 500
km environ pour irriguer le Nordeste aride) et exploitation des nappes
phréatiques (exemple de l’aquifère du Sahara septentrional, qui recèle
environ 31 000 km3 d’eau dont 2,5 km3 sont ponctionnés chaque année)
sont des exemples, mais aucune de ces structures n’est exempte
d’externalités environnementales négatives, notamment lorsqu’elles sont
mobilisées au détriment de tiers. De nouveaux outils technologiques
sont donc aujourd’hui en cours de développement pour augmenter la
quantité d’eau douce disponible sans nuire à d’autres utilisateurs –
recyclage et filtration de l’eau, récupération et réutilisation des
eaux de pluie, dessalement –, ou réduire son utilisation –
accroissement du rendement agricole, réduction de l’intensité hydrique
de certains procédés industriels, et systèmes de détection des fuites
dans les réseaux.
1. La réduction de l’intensité hydrique dans l’industrie
De nombreuses industries ont déjà commencé à réduire leur « empreinte
hydrique » au travers de l’éco- conception de leurs produits, de
l’écologie industrielle qui mène à repenser les flux entrants et
sortants des sites industriels, ou encore de l’économie de
fonctionnalité où la vente de l’usage du produit remplace celle du
produit dans le paradigme économique. L’aluminium, l’acier, le ciment,
la chimie, l’alimentaire, etc. sont des exemples sectoriels parmi
d’autres qui se prêtent à cette démarche. Les producteurs d’électricité
sont aussi très vigilants sur la préservation de la ressource en eau,
condition sine qua non des procédés hydroélectriques mais aussi
thermiques à flamme ou nucléaires. Ils travaillent notamment sur les
possibilités de turbinage dans les réseaux d’eau potable voire d’eaux
usées.
2. L’accroissement du rendement agricole
Le “ Rapport mondial sur le développement humain 2006 “ estime que les
politiques basées sur la demande ont tendance à être plus efficaces. Le
« rendement par goutte d’eau » (« More crop per drop ») peut être
amélioré grâce à des investissements dans des pratiques agricoles peu
exigeantes en eau et une meilleure maîtrise de la gestion de l’eau dans
les cultures. La technique du « goutte à goutte » permet ainsi de
limiter la déperdition d’eau en rapprochant davantage l’apport d’eau
des racines de la plante par la mise en place de tuyaux percés de trous
au droit de chacune d’elles.
3. Le traitement et la réutilisation des eaux usées
La tendance actuelle est à l’intensification de l’usage de l’eau : elle
peut être utilisée deux ou trois fois avant d’être rejetée dans le
milieu naturel. Le traitement et la réutilisation des eaux usées sont
donc des éléments clé de la gestion de l’eau, et ce grâce aux avantages
économique et écologique qu’ils présentent.
Le recyclage des eaux usées est en effet deux fois moins cher que le
dessalement de l’eau de mer. Malgré la réduction du coût de cette
technologie, l’écart entre ces deux solutions se maintient du fait des
progrès simultanés du recyclage. D’un point de vue environnemental, les
bénéfices de cette solution sont également importants :
- le recyclage permet d’économiser la ressource en amont,
- il favorise la réduction des déchets en aval,
- il permet d’économiser l’énergie liée aux activités de pompage et de
transport de l’eau dans la mesure où la ressource est déjà présente sur
place, dans les villes. Le potentiel d’économie est d’autant plus
important que l’urbanisation est en forte croissance, et dans le cas
d’un recyclage décentralisé, lorsque les eaux grises sont directement
traitées dans les bâtiments (par exemple au Japon),
- enfin, la réutilisation de matières organiques, en l’occurrence le
carbone, présentes dans les eaux usées peut fournir l’énergie
nécessaire à leur traitement. Les filières actuelles permettent déjà
d’être autosuffisant à hauteur de 2/3 de l’énergie consommée. Cette
capacité d’autonomie est atteinte en exploitant seulement 16% du
carbone(1) contenu dans les eaux usées. La marge de progrès est donc
significative et devrait permettre à terme de fournir l’énergie
nécessaire à la dépollution de l’eau et au remplissage du cahier des
charges de la réutilisation (extraction des matières organiques
contenues dans les eaux grises) souhaité par les utilisateurs finaux.
Pourtant, sur 368 km3 d’eaux usées collectés annuellement, seuls 160
sont traités avant rejet dans le milieu naturel et 7,1 recyclés. D’ici
2015, les capacités mondiales de recyclage des eaux devraient plus que
doubler pour passer à 20 km3 par an. En raison de la réticence des
consommateurs et des importants besoins liés à certaines activités, les
eaux issues des stations d’épuration sont le plus souvent utilisées par
l’industrie et pour l’irrigation agricole ou des espaces verts des
collectivités. Pourtant, en y ajoutant quelques traitements
supplémentaires, l’eau devient potable et utilisable à des fins
alimentaires. Certains pays ont déjà recours à ce système : les eaux
recyclées représentent 1% des réservoirs d’eau potable de la ville de
Singapour, et 35% de la consommation en eau des habitants de la
capitale namibienne Windhoek. Cette technologie d’avenir pour les pays
les plus secs trouve ses limites dans la consommation énergétique et la
production de déchets, et suppose au préalable des systèmes
d’évacuation des eaux usées dans ces régions. Le coût important de
l’aménagement et du fonctionnement de ces structures peut également
représenter un obstacle mais reste malgré tout inférieur à celui
d’alternatives comme le dessalement.
Le recyclage des eaux usées peut également être utilisé dans des
circuits industriels en « boucle courte », dans une logique d’écologie
industrielle.
La production conjointe d’eau potable, d’énergie et d’autres éléments
de valeur (par exemple des bio- polymères) à partir d’eaux usées, et
les procédés d’épuration innovants font partie des sujets de recherche
en cours dans ce domaine. La nanofiltration, qui repose sur des
structures formées d’éléments conçus à l’échelle nanométrique, est déjà
opérationnelle dans certaines stations d’épuration mais les résultats
ne sont pas encore concluants : le procédé reste énergivore, onéreux et
la filtration n’est pas encore optimale.
(1) On parle de « carbone vert » dans la mesure où il s’agit du CO2
initialement présent dans la biosphère, qui par le biais de la
photosynthèse et de la chaîne alimentaire, est présent dans les eaux
usées.
La STEP(2) du futur en projet chez Veolia Environnement
Le projet de
STEP du futur de Veolia Environnement renverse le paradigme sur les
eaux usées : il ne s’agit plus d’extraire les déchets pour obtenir une
eau réutilisable, mais d’extraire l’eau réutilisable pour ensuite
exploiter les éléments de valeur contenus dans les « déchets ». Les
eaux usées sont devenues une ressource.
L’eau
extraite dans un premier temps pourra être utilisée à différentes fins,
telles que l’irrigation agricole, l’arrosage des espaces verts ou la
production d’eau potable, en fonction du cahier des charges indiqué par
les utilisateurs finaux.
L’extraction
des éléments de valeur concerne principalement le carbone, l’azote, le
phosphore et le souffre. La valeur de ces éléments réside
essentiellement dans la production d’énergie et de bio- polymères,
servant notamment à la fabrication du plastique, à partir du carbone.
L’azote ou le phosphore pourront également être utilisés comme
fertilisants. Comme pour l’eau réutilisable, l’extraction de ces
différents éléments devra permettre de répondre au cahier des charges
fixé par les utilisateurs finaux.
La fraction
restante, après extraction de l’eau réutilisable et des éléments de
valeur, est peu significative et fera l’objet d’un traitement
spécialisé.
Cette
nouvelle génération de STEP ne sera plus qualifiée de « station de
dépollution des eaux » mais de « plateforme de raffinage ».
Ce projet de
bio-raffinerie est actuellement en cours de développement chez Veolia
Environnement : la transformation énergétique des éléments de valeur
est aujourd’hui bien entamée puisqu’elle permet d’ores et déjà de
couvrir deux tiers des besoins en énergie des STEP actuelles.
L’autosuffisance énergétique totale sera atteinte avant 2015. Par
ailleurs, la production de matériaux organiques de valeur est en phase
de « grand pilote », ce qui signifie que la première application
industrielle sera mise en place d’ici deux à trois ans. A l’issue de
ces travaux, les connaissances techniques et opérationnelles, ainsi que
les équipements nécessaires seront disponibles et permettront de faire
évoluer les sites existants.
Le projet de
Veolia Environnement s’inscrit dans une dynamique mondiale, stimulée
par les pays émergents, et supportée par les compétences d’acteurs
publics et privés internationaux.
4. La détection des fuites dans les réseaux
Les sociétés de gestion de l’eau innovent dans ce domaine à travers des
systèmes de détection plus rapides et plus performants. Les principales
caractéristiques de ces systèmes sont la mise en place d’une
surveillance permanente du réseau à distance. Les techniques de
détection acoustique sont les plus répandues mais sont limitées par la
nature du sol, le type de canalisation et la faible pression d’eau qui
peuvent perturber la propagation du bruit. L’autre technique est celle
du gaz traceur qui consiste à injecter un gaz inerte dans le réseau
d’eau sous pression. Le gaz est alors détecté à la surface du sol
lorsqu’il s’échappe à l’endroit de la fuite.
5. La récupération et la réutilisation des eaux de pluie
Les eaux de pluie constituent une ressource gratuite et encore peu
utilisée, sauf dans les pays secs en développement. Elles sont
habituellement collectées des toitures puis dirigées vers un réseau
d’évacuation collectif ou individuel. Un branchement simple entre les
gouttières et l’évacuation permet de récupérer ces eaux qui peuvent
être utilisées pour des usages qui ne requièrent pas une eau de qualité
potable (bassins de sécurité incendie, arrosage des espaces verts
privés et collectifs, alimentation des sanitaires, ...). Cette solution
assure une diminution des consommations en eau potable, présente des
avantages économiques liés à la gratuité de l’eau de pluie et au faible
coût de l’investissement, et permet de gagner en autonomie.
6. Le dessalement
Le dessalement de l’eau de mer apparaît comme une solution permettant
d’augmenter la ressource en eau douce disponible dans certaines régions
côtières victimes de la sécheresse. Aujourd’hui, environ 0,05 km3 d’eau
dessalée, dont 15% issus d’eau saumâtre(3), sont produits chaque jour
dans le monde. Cette production, qui représente 0,45% de la
consommation mondiale journalière d’eau douce, est en forte croissance,
de l’ordre de 10% par an ; son doublement est prévu d’ici 2016, ce qui
ferait passer la production à 0,109 km3 par jour, soit 109 fois ce que
consomme quotidiennement la région parisienne. Les usines de
dessalement se multiplient rapidement à travers le monde, et des unités
présentant une capacité de production de 0,001 km3 par jour sont en
projet, ce qui pourrait encore accélérer le rythme de croissance du
secteur.
Deux solutions technologiques existent actuellement : le dessalement
thermique par vaporisation de l’eau dans des installations de
distillation qui permet la séparation des sels qu’elle contient, et le
dessalement membranaire (par osmose inverse) qui consiste à faire
passer l’eau sous pression à travers une membrane laissant passer l’eau
mais retenant les sels, bactéries et virus.
Malgré l’engouement de nombreux Etats, notamment les pays du pourtour
méditerranéen et du Golfe, la Chine, l’Inde, la Californie, l’Australie
et de nombreuses îles comme les Caraïbes, ce procédé de production
d’eau douce présente encore des limites nécessitant la poursuite de la
recherche dans ces domaines.
Bien que le coût énergétique du dessalement varie en fonction de la
méthode utilisée (entre 7,5 et 15,5 kWh pour un mètre cube d’eau pour
la méthode par distillation, et entre 4 et 5,5 kWh pour l’osmose
inverse), il reste dans tous les cas important et a deux conséquences :
tout d’abord, le prix de vente reste élevé : entre 0,65 et 1,80 euros
le mètre cube pour la première méthode, entre 0,4 et 0,8 euro pour la
seconde. Ceci explique que l’on trouve des usines en Arabie Saoudite et
en Israël mais pas dans les pays peu développés et dépourvus de gaz ou
de pétrole.Toutefois, des efforts sont actuellement réalisés pour
améliorer le rendement de cette solution.
Ensuite, la dépense énergétique a aussi un coût climatique. Les usines
de dessalement sont aujourd’hui essentiellement alimentées par des
énergies fossiles dont la combustion libère des gaz à effet de serre
contribuant au réchauffement climatique. Pour faire face à ce problème,
les autorités australiennes encouragent par exemple l’utilisation
d’énergies renouvelables pour tous les grands projets de dessalement du
pays.
Ce procédé de production d’eau douce présente un autre problème d’ordre
environnemental : les rejets de saumure(4) affectent localement la
faune et la flore marines qui se sont adaptées à une salinité
particulière. Pour répondre à ce problème, les industriels utilisent
des diffuseurs qui diluent rapidement la salinité en tenant compte des
courants marins (voir encadré ci-contre), mais cette technique
n’adresse pas l’enjeu plus global de l’acidification des océans à
laquelle contribuent ces rejets.
Par ailleurs, les effluents chimiques parmi lesquels le chlore (utilisé
pour limiter la contamination biologique des installations) et le
cuivre (issu de la corrosion de surface des échangeurs de chaleur)
soulèvent d’autres difficultés environnementales sur lesquelles des
programmes de recherche financés par les entreprises du secteur sont en
cours.
La dernière limite est d’ordre sanitaire et concerne la filtration du
bore, un élément chimique naturellement présent dans l’eau de mer mais
toxique pour l’homme, qui ne serait pas optimale avec certaines
technologies actuellement utilisées. Les avantages et inconvénients du
dessalement doivent donc être appréciés en termes de coûts et de
bénéfices sociétaux et environnementaux, et au regard d’autres
ressources en eau douce.
Degrémont, pionnier de la technologie de dessalement par osmose inverse
Depuis la
première installation en France en 1969, la filiale de Suez
Environnement a développé et intégré des technologies permettant
d’identifier les risques et de prévenir les impacts de ses usines de
dessalement sur la biodiversité marine. Degrémont propose des solutions
adaptées aux différentes étapes de la production d’eau douce :
-
L’aspiration des prises d’eau est conçue de manière à éviter le captage
des poissons et autres organismes du milieu aquatique : filtration par
le sable pour les puits côtiers* ; positionnement de la structure assez
loin des fonds marins pour éviter le captage des macro-algues, limons,
etc. et assez profond pour éviter les zones les plus éclairées et donc
les plus « productives » dans le cas des prises ouvertes** ; réduction
de la vitesse de pompage pour limiter l’aspiration et l’impact sur les
courants marins ; pose d’une grille à l’entrée de la structure de
captage ; projet en cours de finalisation avec Suez Environnement
portant sur des outils émettant des infrasons pour faire fuir les
espèces marines.
- Le
pré-traitement de l’eau de mer ou de l’eau saumâtre, qui conditionne le
rendement des systèmes membranaires utilisés dans le cadre du
dessalement par osmose inverse, occasionne le rejet d’eaux de lavage
dans le milieu naturel. Ces eaux traitées par clarification sont
rejetées plus propres que l’eau prise et à température égale.
- Les rejets
de saumure dans le milieu marin, du fait de leur forte concentration en
sel, sont considérés comme le principal risque pour les écosystèmes
marins sensibles. Degrémont limite son impact sur l’environnement de
deux manières : en choisissant l’emplacement du rejet grâce à
l’observation des flux marins et de la cartographie des écosystèmes les
plus fragiles en vue de favoriser la dispersion des saumures et
d’éviter les zones biologiques sensibles, et en utilisant un système de
diffuseurs qui permet de diluer rapidement la salinité et de retrouver
la concentration du milieu naturel. La technologie de dessalement par
osmose inverse permet de rejeter les eaux chargées de saumure à la même
température que les eaux du milieu.
Parallèlement,
Degrémont cherche à optimiser sa consommation d’énergie tout au long du
processus de dessalement grâce à l’intégration systématique de procédés
de récupération énergétique à travers des turbines ou des échangeurs de
pression, à l’amélioration du rendement des moteurs, à la mise en place
de systèmes de variation de fréquence permettant de livrer aux
membranes la quantité d’énergie juste nécessaire, et à une meilleure
perméabilité des membranes. De plus en plus, les besoins en énergie
sont couverts par des énergies renouvelables. L’éolien est aujourd’hui
la principale source d’énergie renouvelable utilisée, comme sur le site
de l’usine de Perth en Australie où le couplage à un champ éolien
permet d’éviter 30 tonnes de CO2 par an, mais la force marée-motrice et
le solaire sont déjà à l’étude.
* Puits servant au captage de l’eau situés à proximité des côtes
** Prélèvements réalisés directement en mer
Quels modèles économiques et de gouvernance de l’eau ?
1. Quels modèles de gestion de l’eau en 2025 ?
Comme le rappelle le Rapport mondial sur le développement humain 2006
publié par le PNUD, si l'on veut atteindre les huit Objectifs du
Millénaire pour le Développement (OMD), il faut avant tout renforcer la
gouvernance de l'eau aux niveaux local, régional, national et mondial.
Qui prend quelles décisions de gestion ? Qui supporte leur coût ?
La gestion de l’eau implique généralement quatre catégories d’acteurs :
- les usagers de l’eau : individus, agriculteurs, industriels, etc.,
- les agents privés
auxquels certains pays peuvent confier la construction des
infrastructures ou la gestion de la production et de la distribution
d’eau potable,
- les pouvoirs publics centraux et locaux,
- les investisseurs, financiers, banquiers publics et privés, qui fournissent les capitaux nécessaires aux infrastructures.
L’importance respective du rôle joué par les acteurs privés ou publics
dans la gestion de l’eau, et la nature des relations et des règles qui
les lient caractérisent les différents modèles de gouvernance dans ce
domaine. Il existe actuellement autant de modèles de gouvernance à
travers le monde que de contextes politique, économique, social et
culturel – comme le montrent les exemples contrastés de la
privatisation complète des services en Angleterre et de la gestion
publique communale en Allemagne. « Business in the world of water »,
publication du WBCSD, présente trois modèles de gouvernance de l’eau
impliquant les entreprises privées et qui seront probablement amenés à
s’imposer à travers le monde à l’horizon 2025 :
- un modèle de marché :
fondé sur l’efficacité de la gestion de l’eau par des acteurs privés et
la régulation par un prix qui oriente les consommateurs et stimule la
recherche et l’innovation des entreprises du secteur privé,
- un modèle de partenariats bilatéraux
qui vise la sécurisation de l’accès à l’eau potable, en garantissant
l’efficacité de l’approvisionnement, de la gestion et de l’allocation
de la ressource ; il nécessite la coopération entre acteurs publics et
privés, en amont et en aval d’un cours d’eau, etc.,
- un modèle de gestion intégrée,
basé sur la participation de tous les acteurs impliqués dans la
problématique de l’eau et à la recherche d’une allocation juste de la
ressource, l’accès à l’eau étant considéré comme un droit humain
fondamental et la gestion de l’eau comme une question politique.
Le modèle français de gestion des activités de distribution de l’eau
potable et d’assainissement des eaux usées s’apparente par exemple au
second modèle présenté par le WBCSD. Il repose d’une part sur le
principe de délégation de service public par la mise en place de
partenariats public-privé, et d’autre part sur une organisation
territoriale et politique qui favorise la prise en compte et le
traitement concerté de problématiques communes. Ce modèle présente
plusieurs avantages :
- l’implication des utilisateurs de la ressource qui permet l’intégration des réalités locales tant matérielles que culturelles et psychologiques,
- la flexibilité du modèle
qui offre plusieurs modes de collaboration (régie, mandat
représentatif, contrat d’abonnement, etc.) entre partenaires public et
privé,
- l’aménagement du territoire français en six bassins versants cohérents,
chacun pourvu d’un comité de bassin qui élabore une politique de
gestion de l’eau conciliant les besoins du bassin avec les orientations
nationales et les directives européennes, et d’une agence de l’eau en
charge de sa mise en œuvre, notamment financière ,
- la représentation des différents acteurs de l’eau au sein de ces comités de bassin
et leur concertation constituent la clé de voûte du modèle français.
L’habitude de ce mode de fonctionnement est un atout pour la gestion
des eaux aux frontières.
Le choix, toujours réversible, entre ces trois modèles relève de chaque
pays, et répond le plus souvent à des déterminants culturels lourds.
2. Quel prix de l’eau potable en 2025 ?
La structure de coût de l’eau varie d’un pays à un autre en fonction
des contextes locaux, mais les frais financiers supportés dans la
plupart des cas par les collectivités (remboursement d’emprunts et
paiement d’intérêts) peuvent représenter jusqu’à la moitié de ce coût.
Le reste est généralement composé à deux tiers par le coût des
canalisations d’adduction d’eau potable et de collecte des eaux usées
et à un tiers par d’autres dépenses techniques (procédés de traitement,
pompages, etc.). Cette structure de coût ne porte aujourd’hui que sur
les services de captage, production, distribution, collecte et
traitement des eaux usées.
Sans aller jusque là,le « 2007 InternationalWater Report and Cost
Survey » publié par le NUS Consulting Group en mars 2008, annonce des
chiffres en forte hausse : les prix de l’eau potable ont augmenté en
moyenne de 8% dans le monde au cours de l’année 2007, et cette tendance
devrait se poursuivre dans la plupart des pays dans les années à venir.
Les principales raisons de cette hausse sont les investissements pour
maintenir la performance des infrastructures souvent vieillissantes
(les pays de l’OCDE devraient investir plus de 290 milliards d’euros
par an), et la répercussion du coût de construction de nouveaux réseaux
de distribution en vue de répondre aux besoins liés à la croissance
démographique (estimé à 15 à 22 milliards d’euros par an).
L’augmentation de la pénétration de l’assainissement, des taxes, de la
qualité attendue de l’eau, les effets du réchauffement climatique et la
législation participent également à ce phénomène. Les décisions
d’instances supranationales peuvent également infléchir le coût de
l’accès au service de l’eau. Ainsi, l’Organisation de Coopération et de
Développement Economique (OCDE) s’est prononcée en 2007 en faveur d’une
augmentation du prix de l’eau. L’objectif de cette initiative est
d’encourager les investissements technologiques pour mieux maîtriser la
consommation.Toutefois, certains pays comme l’Inde ou le Mexique
continuent de verser des subventions qui altèrent la prise de
conscience de la rareté de l’eau par les consommateurs.
Malgré une tendance globale à la hausse, le prix de l’eau varie d’un
pays à un autre en fonction de l’abondance ou de la rareté de leurs
ressources en eau, de la qualité des eaux brutes, du niveau d’exigence
des normes de qualité de l’eau distribuée, des politiques de subvention
en place et de la protection de l’environnement. Dans les pays comme la
France où les ressources sont abondantes et où les normes à respecter
sont fixées par l’Union Européenne, le prix moyen payé par les usagers
domestiques à des régies publiques et des opérateurs privés est
d’environ 3 euros par m3, soit 210 euros par an pour une consommation
annuelle de 70 m3 par personne. Ce prix ne peut être payé par les
populations des pays du Sud pour lesquels il pourrait représenter à lui
seul jusqu’au tiers de leur revenu. Ainsi, ces pays doivent aujourd’hui
se satisfaire de structures plus petites et leur offrant un service
moins sûr et de qualité moindre mais dont le coût reste à leur portée,
à savoir en deçà de 3% de leur revenu annuel soit 1 euro par m3 ou 19
euros par an pour une consommation de 19 m3 par personne. Ces chiffres
révèlent des situations très contrastées et pour lesquelles il n’existe
pas de solution globale. Un des enjeux mondiaux à l’horizon 2025 sera
d’améliorer le service de distribution et d’assainissement dans les
endroits les plus défavorisés.
Conclusion
Plus de 10 millions km3 d’eau douce sont présents dans les lacs, les
rivières, les sols et sous terre. De cette masse d’eau en circulation,
l’homme prélève environ 4000 km3 et consomme 2500 km3 chaque année pour
répondre aux besoins de l’agriculture, de l’industrie et de son
quotidien.
Ces moyennes ne reflètent cependant pas la réalité sur la disponibilité
de la ressource qui dépend de sa répartition initiale, des structures
de distribution et d’assainissement en place, de la consommation
locale, et des pressions anthropiques impactant sa quantité et sa
qualité. Faute de politiques adaptées, les situations de stress
hydrique connues par certains pays d’Asie et d’Afrique s’intensifieront
d’ici 2025 sous l’effet de facteurs humains et climatiques, faisant
peser une menace sur la stabilité géopolitique de certaines régions, et
entraînant la migration probable des populations les plus touchées.
Les outils technologiques développés par les entreprises de service
d’eau et d’assainissement, les industriels, et autres acteurs de l’eau
visent à réduire ce stress : augmenter la quantité d’eau disponible et
sa « productivité » sont les défis d’aujourd’hui pour garantir les
ressources de demain. Le renforcement de la gouvernance à tous les
niveaux et la recherche d’un prix de l’eau en équilibre entre la
préservation de la ressource et son accessibilité pour les plus
démunis, représentent également un enjeu important.
L’accès à l’eau fait partie des grands défis de l’humanité : la
conjonction de tous les efforts, politiques, économiques et
technologiques sera nécessaire pour maintenir et accroître l’accès à la
ressource et au service dans un contexte de réchauffement climatique
qui risque durablement d’altérer le cycle de l’eau.
16 Février 2014
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