Les services de distribution d'eau potable et ceux de traitement des eaux usées sont inextricablement liés à la responsabilité environnementale.
Par exemple, les stations de traitement de l'eau s'efforcent de fournir une eau potable propre et sûre et de réduire les pertes en ligne. De même, les stations d'épuration des eaux usées (STEP) s'efforcent de respecter les limites des permis d'utilisation des nutriments pour éviter l'eutrophisation, qui nuit à la vie aquatique. Malgré ce lien évident, de nombreuses stations d'épuration et de traitement des eaux usées ne tiennent pas compte de l'impact environnemental des émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre (GES) causées par leurs activités. On estime que près de 18% de l'électricité consommée dans les zones urbaines est utilisée pour traiter et transporter l'eau potable et les eaux usées. Et une étude Irstea, menée auprès de 300 stations d'épurations françaises, fait ressortir que les stations d'épurations françaises sont plus énergivores que ses homologues étrangères.
La consommation d'énergie étant un aspect inhérent au traitement de l'eau et des eaux usées, la réduction des GES peut sembler un défi de taille. Pourtant, non seulement il est possible pour les services publics de réduire les GES, mais certains s'efforcent également de devenir neutres en carbone - en d'autres termes, de répondre à l'objectif zéro émission nette.
Combattre le carbone par les données
La bataille pour réduire les gaz à effet de serre (GES) dans les opérations de l'eau commence par les données. La technologie des capteurs nécessaire à l'observation et à l'analyse des performances des actifs, qu'il s'agisse de pompes, de ventilateurs, de tuyaux ou autres, est bien établie et facilement disponible. La qualité de l'air ou de l'eau, la consommation d'énergie, la pression, la température, etc. peuvent toutes être détectées en temps réel. Et les logiciels nécessaire pour stocker, organiser, analyser et visualiser ce volume de données a été perfectionné au cours des dernières années.
Ces technologies combinées peuvent être exploitées pour trouver les inefficacités opérationnelles et les éliminer, réduisant ainsi potentiellement la main-d'œuvre et la consommation d'énergie, ce qui permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de faire des économies.
Il y a plusieurs années, la Great Lakes Water Authority (GLWA), fournisseur américain des services de l'eau du Michigan, aux Etats-Unis, a entrepris un projet d'analyse de ses opérations de pompage dans le but de réduire les GES et de se diriger vers zéro émission nette. La GLWA dessert 3,8 millions de personnes et gère cinq usines de traitement, 19 stations de pompage et 819 miles de tuyaux de transmission. Le service public dépense 20 millions de dollars chaque année rien qu'en énergie. Sa mission de durabilité a donc commencé par une question pratique : comment réduire sa consommation d'énergie ?
Ils ont commencé par examiner des éléments tels que l'étranglement des pompes, ainsi que la fréquence de leur mise en marche et de leur arrêt. Chacun de ces facteurs entraîne un gaspillage d'énergie et une usure inutile de la pompe. Grâce à ces données, la GLWA a réduit de 50 % les étranglements et augmenté l'efficacité des pompes de plus de 12 %, réduisant ainsi sa consommation d'énergie de 6 % au total.
Aller encore plus loin !
Une réduction de 6 % de la consommation d'énergie et donc des GES est un excellent début, mais on est loin de zéro émission nette. Pour y parvenir, les stations d'épuration des eaux usées et les usines de traitement des eaux usées devront aller beaucoup plus loin, en employant diverses ressources pour assurer la durabilité des opérations.
- Tirer parti de l'eau en tant qu'énergie. Tout comme l'énergie peut être stockée pour une utilisation ultérieure, il en va de même pour l'eau. En utilisant des données et des prévisions de la demande, les WTP peuvent remplir les réservoirs pendant les périodes creuses et accéder à ces ressources pendant les heures de pointe pour réduire la pression sur le système de traitement et le système de distribution, et réduire la consommation d'énergie pendant les périodes de pointe.
- Accéder à l'énergie propre. Même la station de traitement la plus efficace sur le plan énergétique consommera d'énormes quantités d'électricité. L'utilisation d'énergie propre devient donc essentielle pour atteindre la neutralité carbone. Les usines peuvent y parvenir soit en achetant de l'énergie renouvelable directement auprès des compagnies d'électricité, soit en achetant des crédits d'énergie renouvelable. Selon la région, il peut être intéressant pour les directeurs d'usine d'installer des panneaux solaires ou des pompes à chaleur.
- Réutiliser les sources d'énergie existantes. Les stations d'épuration équipées de digesteurs anaérobies (mise en place de processus par lesquels les micro-organismes décomposent les matériaux biodégradables en l'absence d'oxygène) peuvent capter le biogaz et le réutiliser pour alimenter les ventilateurs ou d'autres opérations de la station, au lieu de le brûler et d'émettre des GES. Une solution similaire, bien que moins efficace, pourrait consister à utiliser des échangeurs de chaleur dans certaines zones de la station.
Commencer petit
Atteindre la neutralité carbone ne se fera pas du jour au lendemain. C'est pourquoi, les usines de traitement d'eau et les stations d'épuration des eaux usées doivent commencer petit à petit, en ne mesurant que quelques éléments clés. En outre, les usines peuvent utiliser des logiciels d'analyse sur un modèle d'abonnement, en ne payant à la carte que pour les fonctions nécessaires au départ. Au fur et à mesure que les économies à court terme sont réalisées sur chaque projet à petite échelle, des fonds supplémentaires peuvent être alloués pour étendre le champ d'application, réduire davantage les GES et accélérer le chemin vers zéro émission nette.
Durabilité et sécurité
La consommation mondiale d'électricité s'accélère, notamment avec la prolifération de technologies telles que les véhicules électriques. Cela met le réseau électrique à rude épreuve, ce qui, combiné à des conditions météorologiques imprévisibles et à la hausse des températures mondiales, ajoute un risque pour les utilisateurs à forte consommation d'énergie tels que les
usines de traitement d'eau et les stations d'épuration des eaux usées. Ainsi, l'objectif de zéro émission nette concerne autant la durabilité environnementale que la durabilité - et la sécurité - de l'usine et de ses opérations.
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