Partez à la découverte de la gestion de l'eau du campus de l'INSA Lyon.

La visite sera faite par Louis Droissart et Loïs Guillot.

Vous découvrirez différentes installations permettant d'optimiser la consommation d'eau du campus tout en respectant les problématiques socioécologiques du territoire : nappes phréatiques et traitement des eaux usées. Pendant la visite, il est prévu un atelier avec un microscope du CLYM utilisant l'eau de la nappe phréatique.

Une animation proposée dans le cadre de la fête de la Science 2024.

Intervenants :

Louis Droissart > Direction du Patrimoine Immobilier, Ingénieur Économe de Flux, Animateur Énergie de l'Établissement

Loïs Guillot > Directrice du SIDD / Chef de Projet Aménagement, Service Interuniversitaire du Domaine de la Doua

CLYM > Le Consortium Lyon Saint-Etienne de Microscopie (CLYM, FED 4092) est une structure fédérative créée en 1998 afin de mutualiser un ensemble de microscopes avancés, principalement électroniques.

Parmi les conséquences du changement climatique qui pourront affecter la vie sur Terre, le GIEC décrit l’avènement d’évènements météorologiques plus intenses voire extrêmes dans certaines régions. Les probables épisodes de pluie intenses et fréquents pourraient impacter le mode de gestion des eaux pluviales urbaines.

Au sein du laboratoire DEEP¹, l’impact du changement climatique sur le réseau d’assainissement unitaire est au cœur de la thèse de Frédéric Gogien. Cet expert en assainissement au sein de Veolia a consacré une partie de ces trois dernières années à évaluer les conséquences des « pluies du futur » sur le fonctionnement hydraulique des réseaux. Accompagné par Gislain Lipeme Kouyi, professeur des Universités et Magali Dechesne, chercheure en ingénierie environnementale au centre de recherche de Veolia, il montre que l’adaptation est nécessaire. Face à l’augmentation des débits déversés, des volumes conséquents d’eau non-traitée pourraient se retrouver dans les milieux naturels.

Simuler les événements pluvieux du futur
C’est un travail très méthodique dans lequel s’est lancé Frédéric Gogien lors de ses premiers mois de recherche. Pour simuler l’évolution des précipitations d’ici 2100, le doctorant a mis en place une méthodologie² de construction des pluies futures, appliquée à la ville de Valence. « L’idée générale de cette méthode consiste à se dire qu’un épisode orageux dans le futur ressemblera vraisemblablement à un épisode orageux d’aujourd’hui, mais que son intensité pourra être modifiée. Nous avons réitéré l’exercice à partir de cinq modèles climatiques différents, produisant des résultats contrastés de manière à prendre en compte les incertitudes. » C’est ainsi qu’en étudiant les pluies d’hier, Frédéric Gogien a par analogie, simulé les pluies de demain pour répondre à la question suivante : si d’ici 2100 le système de gestion des eaux urbaines ne subit pas d’évolution, quelles seront les conséquences de ces pluies sur le fonctionnement hydraulique du réseau d’assainissement, notamment sur les déversoirs d’orage ?

Un réseau unitaire déjà à flux tendu
Traditionnellement gérées via des réseaux d’assainissement, les eaux urbaines sont l’objet d’une ingénierie hydraulique poussée. Collectées au sein du réseau dit « unitaire », les eaux usées et les eaux pluviales sont généralement transférées vers des stations d’épuration pour être traitées, avant d’être rejetées vers le milieu naturel. Seulement, lorsque la pluie bat son plein, il est nécessaire d’alléger les infrastructures pour prévenir les débordements. « Parmi les infrastructures capables de décharger le trop-plein de volume, on peut citer les déversoirs d’orage, placés en amont des stations d’épuration et qui agissent comme des soupapes de sécurité et permettent de garantir les performances de traitement. La majorité des rejets des déversoirs rejoint les milieux naturels sans aucun traitement », indique Gislain Lipeme Kouyi.

Parmi les facteurs aggravant la gestion à flux tendu des réseaux d’eaux urbaines, l’urbanisation et l’imperméabilisation des sols, règnent en maître. « Moins l’eau de pluie s’infiltre naturellement dans le sol, plus le réseau unitaire doit gérer des quantités d’eau pluviale importantes, en sus des eaux usées des habitants. À l’avenir, il est peu probable que nos réseaux d’eau actuels soient en capacité de gérer la puissance des ruissellements et les volumes liés au changement climatique », ajoute l’enseignant-chercheur.

Quand la pluie fera dérailler la règlementation
Si les déversoirs d’orage offrent une souplesse de gestion, les rejets des eaux urbaines dans les milieux naturels, eux, sont soumis à une règlementation stricte. Pour les systèmes d’assainissement qui ont fait le choix du critère réglementaire fondé sur le volume, il est autorisé de déverser l’équivalent de 5 % du volume total³ d’eaux usées produit annuellement par l’agglomération. « Cette règlementation pousse à assurer une protection minimum des milieux naturels. J’ai cherché à savoir si les pluies du futur pourraient modifier la conformité d’un système d’assainissement particulier », ajoute Frédéric Gogien. C’est ainsi que le doctorant et ingénieur a simulé les conséquences des pluies futures sur les déversements du réseau unitaire valentinois. « La tendance est très claire sur le volume rejeté dans les milieux naturels. En fonction des modèles climatiques utilisés, les chiffres varient, mais tous montrent qu’il y aura forcément plus de rejets d’eau non traitée dans les milieux naturels via les déversoirs d’orage », poursuit Frédéric Gogien.

Une adaptation nécessaire
Les résultats du travail de thèse de Frédéric Gogien appellent à imaginer rapidement des solutions pour une gestion nouvelle des systèmes d’assainissement en zones urbaines. « La question de la déconnexion des eaux de ruissellement des réseaux unitaires commence à être traitée à l’échelle européenne, notamment à travers le projet ‘Ville perméable’ porté par la Métropole de Lyon ou encore un projet⁴ entamé au sein du laboratoire DEEP. Il s’agit surtout pour les villes de déployer des solutions d’adaptation fondées sur la nature à grande échelle dans le but de favoriser l’infiltration, l’évapotranspiration et de promouvoir la réutilisation d’une partie des eaux de pluie », ajoute Gislain Lipeme Kouyi. Un plan national d’actions pour la gestion des eaux pluviales a émergé en 2021, visant à structurer les politiques publiques en matière de gestion des eaux pluviales. « Il est désormais entre les mains des décisionnaires de favoriser les solutions qui permettent de recréer un nouvel écosystème vertueux. Végétaliser les espaces urbains permet par exemple de baisser la température des villes de 2°C à 4°C. Une ville perméable et végétale est la promesse d’une ville durable, mais surtout vivable », conclut le professeur des Universités.

À Lyon, la rue Garibaldi a fait l’objet d’un projet de réaménagement favorisant l’infiltration
et la réutilisation des eaux pluviales. (©Cerema)

Créer la station d’épuration du futur, tel est le challenge que souhaite relever le pôle commun de recherche RESEED, pour « RESsourcEs Eaux & Déchets », constitué du laboratoire DEEP de l’INSA Lyon et de l’unité de recherche REVERSAAL d’IRSTEA, qui sera inauguré le 29 janvier à l’INSA Lyon.
Rencontre avec Jean-Luc Bertrand-Krajewski, directeur du laboratoire DEEP à l’INSA Lyon et membre de RESEED, qui travaille au développement et au déploiement d’écotechnologies innovantes en matière de gestion des eaux usées et pluviales.

Les eaux usées : une source d’énergie à valoriser
Émissions de gaz à effet de serre, résidus persistants de micropolluants, consommation énergétique… Le traitement des eaux usées n’est pas sans conséquence sur l’environnement, et avec 21 631 stations de traitement des eaux usées dénombrées¹ en 2017 en France, imaginer la station d’épuration de demain est devenu une urgence. D’autant plus que ces plateformes de traitement de l’eau regorgent de potentiels énergétiques inutilisés.

« Il est temps de traiter les déchets des eaux usées comme une source d’énergie renouvelable, plutôt que comme quelque chose dont il faut se débarrasser. Valoriser cette énergie, en transformant les boues des stations d’épuration en biogaz ou en utilisant le phosphore contenu dans les boues par exemple, permettrait d’une part d’améliorer la qualité de l’eau épurée et d’autre part de réduire les impacts écologiques de ces stations en réutilisant leurs propres déchets » explique Jean-Luc Bertrand-Krajewski.

L’utilisation de technologies digitales pourra apporter un réel progrès dans les
recherches : gérer les flux et analyser l’environnement en temps réel au moyen de capteurs par exemple, pourrait donner naissance à des procédés plus durables et à une eau mieux épurée.

Se structurer pour répondre aux enjeux de demain

« Deux des compétences majeures du laboratoire DEEP concernent les eaux pluviales et l’impact des polluants qu’elles transportent, ainsi que la méthanisation. Le centre d’IRSTEA Lyon-Villeurbanne est, lui, expert en matière de traitement des eaux usées. Il était important d’unir nos forces car le cycle de l’eau exige une logique globale : la mutualisation de nos compétences et de nos outils conduit à des résultats plus efficaces qu’en petites unités de recherche » ajoute le directeur du laboratoire DEEP. 

Le pôle commun de recherche, qui organise ses travaux selon trois axes « Réduire les flux émis (eaux, matières et polluants) à l’aide de traitements appropriés et/ou d’actions amont », « Réutiliser » et « Récupérer et valoriser les ressources », est né de relations anciennes entre les deux entités spécialistes de l'eau. Se structurer ainsi offre plus de visibilité pour des recherches qui s’inscrivent dans des politiques européennes et nationales.

« Les membres de DEEP et REVERSAAL travaillaient déjà ensemble avant la création de RESEED, mais nous avons souhaité donner un cadre à ces collaborations en nous appuyant sur des compétences pluridisciplinaires. De plus, nous avons la chance de pouvoir conduire nos travaux de recherche à différentes échelles, et notamment sur la plateforme d’expérimentation d’IRSTEA adossée à la station d’épuration de la Feyssine, ce qui est une aubaine pour les chercheurs de RESEED », explique Jean-Luc. 

À travers différents projets mobilisant vingt-neuf personnels INSA et seize personnels IRSTEA, RESEED s’engage dans une nouvelle ère qui contribuera à rendre l’assainissement plus propre et durable. 

¹ Source : http://assainissement.developpement-durable.gouv.fr/index.php