Traitement de l’eau : comment ça marche ?

En France, les deux tiers de l’eau potable produite sont captés dans les eaux souterraines, aussi appelées de nappes phréatiques. Le tiers restant provient des eaux superficielles (rivières, fleuves, lacs, barrages), aussi appelées “eaux de surface”. Une fois captée, l’eau est ensuite acheminée jusqu’à une usine de potabilisation pour être traitée.

Le traitement appliqué dépend de la qualité initiale de l’eau captée, qui dépend généralement elle-même de la localisation du captage ; à noter que les eaux de surface nécessitent habituellement des traitements plus poussés que les eaux souterraines. Jusqu’à présent, pour les eaux souterraines, un traitement physique simple (de filtration et de décantation) et une désinfection suffisaient dans la majorité des cas.

Eaux de surface, eaux brutes… des traitements différents

Pour les eaux de surface, un processus plus poussé était nécessaire, associant un traitement physique et chimique, une désinfection et, dans 25 % des cas, un traitement dit d’affinage (avec des charbons actifs ou des membranes) permettant d’éliminer les matières organiques résiduelles et d’améliorer les qualités organoleptiques de l’eau (sa saveur, son odeur, sa limpidité).

Les eaux brutes contiennent en effet divers éléments polluants qu’il est nécessaire d’éliminer. La matière organique, provenant de la décomposition des matières vivantes (déjections animales, animaux morts ou fragments de végétaux se décomposant…), constitue la principale pollution présente dans l’eau ; on cherche à l’éliminer avant les pollutions plus spécifiques, comme les pesticides ou des pathogènes.

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Éliminer d’abord les plus gros déchets

L’eau passe tout d’abord à travers des grilles (on parle de “dégrillage”) afin d’enlever les plus gros déchets. Elle subit ensuite un tamisage permettant d’éliminer les déchets plus petits, comme le sable.

Puis, une étape de coagulation/floculation a lieu, permettant grâce à l’ajout d’un produit coagulant de créer des flocs, c’est-à-dire des regroupements de matière en suspension qui vont ensuite chuter grâce à leur poids et être éliminés dans les boues.

Ces boues, qui correspondent à la partie solide produite lors du traitement, sont principalement utilisées en agriculture comme amendement agricole par épandage.

Traiter ensuite les particules invisibles

Une filtration sur charbon actif ou sur sable a ensuite lieu afin de supprimer les particules invisibles à l’œil nu pouvant encore être présentes. Dans certains cas, des membranes, agissant comme un filtre spécifique laissant passer l’eau et retenant les solides en suspension et autres substances, peuvent être utilisées en remplacement du charbon actif.

Seules les membranes conformes à l’arrêté du 22 juin 2012, qui garantit leur innocuité et notamment la conformité du matériau, peuvent être utilisées dans le cadre de la production d’eau destinée à la consommation humaine.

Une étape de désinfection a ensuite lieu afin d’éliminer les micro-organismes pathogènes, souvent via l’ajout d’ozone. Un traitement d’affinage (adsorption sur charbon actif) peut ensuite être présent afin d’éliminer la matière organique résiduelle et d’améliorer la qualité organoleptique de l’eau.

Pour finir, du chlore est ajouté pour son effet rémanent, celui-ci ayant un effet désinfectant qui dure dans le temps, permettant le maintien d’une eau d’excellente qualité lors de son stockage dans des réservoirs (châteaux d’eau) et jusqu’à sa distribution.

Le chlore au centre du processus de désinfection en France

Concernant cette étape de chloration, utilisée en France depuis plus d’un siècle pour son effet désinfectant et rémanent, elle a vu depuis 2003 son utilisation étendue à la majorité des réseaux d’eau du territoire français ; cela fait suite à une demande des autorités pour protéger ces réseaux de potentielles attaques terroristes : en cas de pollution intentionnelle, l’agent toxique ou biologique introduit serait ainsi détruit par l’action du chlore.

Simultanément, une baisse anormale et rapide du niveau de chlore résultant d’une action malveillante dans le réseau d’eau permettrait à l’exploitant de détecter cette éventuelle intrusion.

Quels effets sur la santé humaine ?

Des sels d’aluminium, parmi lesquels le sulfate d’alumine, sont parfois utilisés dans le traitement des eaux de surface comme agent floculant et clarifiant pour éliminer la matière organique dissoute et les particules en suspension. Il arrive occasionnellement que le pH de l’eau soit mal maîtrisé pendant cette étape et conduise à des fuites d’aluminium dans l’eau du robinet.

Des études chez les humains ont mis en évidence des liens possibles entre l’ingestion d’aluminium et des maladies du système nerveux.

Dans un rapport de 2003, l’Anses indiquait à ce sujet que les données épidémiologiques et physiologiques disponibles ne permettaient pas d’attribuer un rôle étiologique à l’aluminium dans la maladie d’Alzheimer. En outre, la part de l’exposition à l’aluminium par l’eau de boisson constitue probablement moins de 5 % des apports quotidiens d’aluminium par voie alimentaire de la population française.

L’étape d’ozonation, utilisée pour éliminer les micro-organismes et agir sur les micropolluants comme les produits pharmaceutiques, conduit à la production de sous-produits potentiellement toxiques. On pense par exemple aux bromates, qui se forment au cours de l’ozonation d’eaux contenant des bromures, identifiés comme probablement cancérigènes.

Le cas du chlore sur la santé

L’utilisation de chlore dans le traitement des eaux peut aussi engendrer la production de sous-produits soupçonnés cancérigènes, comme les trihalométhanes, les acides haloacétiques ou encore les haloacétonitriles.

Certains d’entre eux sont réglementés depuis plusieurs années au niveau du point d’usage, c’est-à-dire au robinet, comme les trihalométhanes.

Leur fréquence de contrôle varie d’une fois tous les 10 ans pour les plus petites stations de production à une fois par mois pour les plus grosses.

Récemment, la directive européenne 2020/2184 a imposé le suivi d’ici 2026 des chlorites, chlorates ou acides haloacétiques dans le cas de traitement de désinfection pouvant entraîner leur production, notamment lors de l’utilisation de dioxyde de chlore.

Des modèles ont été développés afin d’anticiper la production de ces composés et de mieux comprendre comment les limiter voire les éliminer totalement, mais la complexité des mécanismes mis en jeu et le nombre de variables à prendre en compte sont tels qu’ils présentent encore de grandes incertitudes.

Dans l’attente de plus de connaissances sur ce sujet, le maître mot est de limiter au maximum la quantité de chlore résiduel (tout en en gardant suffisamment pour assurer une eau de très bonne qualité jusqu’au point de distribution) afin d’éviter l’apparition de ces sous-produits.

Le problème des canalisations

En sortie de la station de potabilisation, en ajoutant si besoin un nouveau traitement, l’objectif sera d’obtenir une eau voisine de l’équilibre calcocarbonique, c’est-à-dire non agressive et très légèrement entartrante.

Une eau entartrante aura en effet pour résultat de faire précipiter le calcaire et ainsi de provoquer l’entartrage des appareils ménagers. Une eau agressive pourra corroder les métaux constitutifs des canalisations et ainsi engendrer une contamination, en plomb par exemple, lors du transport de l’eau. Ce phénomène a surtout lieu lorsque l’eau stagne dans les canalisations.

Concernant le plomb, la solution pour l’éliminer définitivement dans l’eau consiste à supprimer les canalisations en plomb. Les collectivités publiques ont lancé des programmes de remplacement des branchements publics en plomb afin de délivrer une eau conforme, respectant la directive européenne 98/83/CE (du 3 novembre 1998, revue en 2013) qui fixe une teneur maximale en plomb au niveau des robinets à 10 µg/l.

Ouvrir le robinet et obtenir de l’eau potable, un geste quotidien apparemment anodin qui réclame toute une série de traitements en amont.

À propos des autrices :
Julie Mendret. Maître de conférences, HDR, Université de Montpellier.
Alice Schmitt. Post-doctorante en génie des procédés, Institut européen des membranes, Université de Montpellier
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.