L'eau, l'or bleu

L'eau potable (III)

La qualité de l'eau potable

Au fil des générations l'eau du robinet est devenue presque aussi bonne que l'eau de source provenant des glaciers ou de l'eau minérale vendue en bouteille. Nous verrons un peu plus loin que les stations d'épuration veillent sur sa qualité aussi sérieusement que sur nos réserves d'or.

L'eau potable se différencie des eaux non destinées à la consommation humaine par sa qualité organoleptique (couleur, odeur, turbidité, ...), ses paramètres et sa teneur en substances chimiques (pH, chlorures, sulfates, nitrates, nitrites, ...) et bien sûr pas son absence de substances toxiques (métaux lourds, hydrocarbures, ...) et d'éléments organiques pathogènes (bactéries et pesticides).

L'eau potable est une eau que l'on peut boire sans risque pour la santé. Des normes ont été établies fixant notamment les teneurs limites à ne pas dépasser pour un certain nombre de substances nocives qui peuvent potentiellement y être dissoutes.

L'eau du robinet est dite potable mais ce n'est pour cela qu'elle est exempte de matières polluantes; elles sont simplement présentes en concentrations jugées suffisamment faibles pour ne pas mettre en danger la santé du consommateur.

Selon les normes sanitaires, une eau potable doit être exempte de germes pathogènes (bactéries, virus) et d'organismes parasites, car les maladies sont principalement véhiculés par ces micro-organismes. L'eau potable ne doit contenir certaines substances chimiques qu'en quantité limitée : il s'agit en particulier de substances qualifiées d'indésirables ou de toxiques, comme les nitrates et les phosphates, les métaux lourds, ou encore les hydrocarbures et les pesticides, pour lesquelles des concentrations maximales admissibles ont été définies.

A l'inverse, la présence de certaines substances peut être jugée nécessaire comme les oligo-éléments indispensables au fonctionnement des cellules.

Une eau potable doit aussi être agréable à boire et à regarder : elle doit être claire, avoir une bonne odeur et un bon goût. C'est la présence des sels minéraux dissous (de 0.1 à 0.5 g/L) qui lui donne son goût (eau de Spa ferrugineuse, eau de Vichy salée, au goût de "médicament", etc) , lesquels sont par ailleurs indispensables à l'organisme.

Les normes

Les normes sanitaires sont basées sur l'expérimentation et les études épidémiologiques. Il est cependant impossible à l'heure actuelle de quantifier les effets à long terme des substances cancérogènes ou de déterminer s'il existe un seuil en dessous duquel l'ingestion d'une telle substance serait sans effet, notamment les antibiotiques ou les métaux lourds que l'eau retrouve en concentrations infirmes dans l'eau du robinet.

A gauche, la salle de commande de la station d'épuration de Murano à Osaka, au Japon et une vue extérieure des bassins dont certains sont recouverts de cellules photovoltaïques. A droite, la salle de commande de la station d'épuration de Bruxelles. Document Kippo et Laurent Photo.

Nous connaissons tous les médicaments homéopathiques dans lesquels il n'y a plus un atome de substance active et qui, selon certains malades, auraient contribués à leur rétablissement. Effet placebo ou remède réel, impossible de le certifier. La majorité des chercheurs rationnels penchent malgré tout pour l'effet placebo.

Si cela s'applique à ces médicaments cela doit aussi s'appliquer aux substances présentes dans l'eau à des concentrations jugées inoffensives, mais le sont-elles réellement, là est toute la question. Elles sont inoffensives à court terme mais on ignore si l'individu ne sera pas intoxiqué ou victime d'une maladie imputable à ce produit dans dix ou vingt ans, le temps que mal agisse à son insu. Mais même dans ce cas, il lui sera impossible de déterminer par quelle substance il fut contaminé puisque nous en ingérons des centaines chaque jour et en respirons sans doute dix fois plus alors que les tests d'allergie restent limités aux matières et aux substances les plus communes. Bien sûr un empoisonnement sévère se diagnostique aisément mais à petite dose, ces normes sanitaires ne garantissent à personne une totalement immunité contre les effets des métaux lourds par exemple ou des produits cancérogènes.

Les autorités ont donc fixé une dose limite à ne pas dépasser de manière empirique, estimée en fonction de la probabilité de risque sur une très large population, en tenant compte de la plus grande vulnérabilité des enfants et des femmes enceintes. Les normes dépendent étroitement des connaissances scientifiques et des techniques disponibles, notamment dans le domaine des risques sanitaires et dans celui de l'analyse chimique. C'est ainsi que les stations d'épuration par exemple filtrent beaucoup plus de substances que par le passé. Les normes sanitaires peuvent donc être modifiées à tout moment en fonction des progrès réalisés.

Ceci explique pourquoi les normes sanitaires ne sont pas identiques dans tous les pays. Certains édictent leurs propres normes, d'autres adoptent celles conseillées par l'OMS. Quant à l'Europe, les normes sont fixées par la Commission européenne, chaque pays membre état libre de transcrite ces directives dans leur législation. C'est notamment le cas pour les teneurs en métaux lourds qui se concentrent au sommet des chaînes trophiques (les carnivores) du monde aquatique.

Ceci dit, la directive européenne d’octobre 2000 impose des normes concernant la qualité de l'eau avec des seuils qui sont souvent inférieurs aux valeurs nationales. Ainsi la France a déjà été condamnée à cinq reprises par la Cour européenne de justice pour des manquements dans le domaine de l’eau. Une loi sur k’eau sera bientôt votée en France et on peut espérer qu'elle permettra d'améliorer la qualité des eaux.

Aujourd'hui 63 paramètres déterminent la qualité des eaux européennes. Il n'y en avait que 6 en France au XIX^e siècle, à l'époque des balbutiements de la chimie ! Chaque pays peut toutefois effectuer des contrôles plus rigoureux.

Rappelons qu'il existe encore près d'un milliard de personnes pour lesquelles le concept même de qualité des eaux n'existe pas : l'eau potable est tellement rare dans certains pays que toute eau douce, même boueuse ou puisée dans un fleuve, mais légèrement décantée est bonne à boire. Au mieux, ils la font bouillir sinon ils la stérilisent avec des pastilles offertes par la communauté internationale. Ce n'est par pour rien que bon nombre d'entre nous attrapons la "tourista" sur certains lieux de vacances suite à l'ingestion d'aliments lavés avec de l'eau non potable.

Adaptation à l'eau douce

Les trois quarts de la surface de la Terre sont recouverts d'eau. Malheureusement il s'agit d'eau salée que les humains et beaucoup d'autres animaux ne peuvent pas boire. Pourquoi ? Tout simplement parce que l'eau de mer est trop salée et nos reins ne le supporteraient pas. En effet, chez la plupart des animaux, les reins filtrent les impuretés de l'eau. Si on boit de l'eau salée, on ingérera beaucoup trop de sel que le corps ne pourra pas totalement éliminer.

Les reins dissolvent les impuretés présents dans le sang qui sont ensuite éliminées sous forme d'urine qui est envoyée à la vessie pour être évacuée du corps. Mais les reins ne peuvent produire que de l'urine moins salée que le sang. Or l'eau salée contient plus de trois fois la quantité de sel normalement présente dans le sang humain. Cela signifie que pour chaque tasse d'eau salée qu'on boit, il faut boire au moins le même volume d'eau pour que les reins éliminent l'excès de sel. C'est la raison pour laquelle l'eau salée ne peut jamais étancher la soif et va juste accentuer votre besoin d'eau douce. Boire trop d'eau de mer peut même entraîner la mort par déshydratation.

Mais certains animaux marins se sont adaptés et peuvent boire de l'eau salée en toute sécurité. Les oiseaux de mer tels que les albatros, les goélands et les pingouins, qui peuvent passer des semaines en haute mer sans eau douce à leur portée possèdent des glandes et des rainures salines spécialisées dans leur bec pour filtrer et purger l'excès de sel de l'eau ingérée avant qu'il n'atteigne leur estomac et soit absorbé dans leur sang. Même adaptation chez les iguanes marines qui éjectent l'excès de sel par leurs narines. Les mammifères marins tels que les baleines, les dauphins et les phoques ont également développé des adaptations pour vivre dans un environnement où l'eau douce est rare ou absente. Ils possèdent des enzymes spéciales et des structures cellulaires qui leur permettent de purger l'excès de sel de leur organisme.

En revanche, au cours de l'évolution, les humains et presque tous les autres animaux ont conquis la terre ferme pour y vivre et se sont éloignés de la mer. Ils se sont adaptés à la vie terrestre où l'eau des rivières, des lacs, des sources et des glaciers est douce. Par conséquent, ils ne possèdent plus les mécanismes pour filtrer l'eau de mer et boivent uniquement de l'eau douce.

La majorité des animaux y compris les primates et les insectivores n'ont pas été exposés à l'eau salée depuis des centaines de millions d'années. Ainsi, la sélection naturelle s'est concentrée sur le traitement de l'eau non salée, et notre physiologie s'est tellement bien adaptée que la perturber avec de l'eau salée serait dangereux et dommageable.

A voir : Our Planet | Fresh Water, Netflix, 2020

Dessalement de l'eau de mer

Serait-il possible de transformer l'eau de mer salée en eau douce et de mettre ainsi fin aux pénurie d'eau dont souffrent tous les pays sous-développés ?

En théorie c'est évidemment possible et les systèmes ne sont pas nécessairement onéreux et beaucoup ont atteint le stade industriel et sont commercialisés. Les technologies de dessalement modernes ont d'abord été développées dans les pays du Golfe où les premières usines furent installées dans les années 1960.

Mais ce traitement est énergivore et actuellement seule la manne des pétrodollars peut supporter leur coût de fonctionnement. En effet, ces installations ne sont pas rentables car il faut brûler une tonne de pétrole pour produire au mieux une centaine de mètres cubes (1000 hl) d'eau douce. Ainsi, grâce à son usine de dessalement d'Al-Doha située à 20 km de Koweit City dont on voit une photographie à droite, le Koweit fournit 75% de l'eau douce de son pays. Les eaux usées traitées sont rejetées dans le golfe Persique. En Arabie Saoudite, les 27 usines de dessalement fournissent 70% de l'eau douce du pays.

Aujourd'hui, la plupart des grands projets de désalinisation se trouvent dans la région Méditerranéenne/Moyen-Orient. Au niveau mondial, le savoir-faire appartient à des entreprises installées en Israël (Ashkelon), aux Etats-Unis et au Japon (Kansai, etc.).

A travers le monde il existe pas moins de 12500 usines de dessalement distribuées dans 120 pays. Globalement elles produisent 20 millions de m³ d'eau douce, soit 1% de la consommation mondiale. Les 2/3 proviennent de l'eau de mer, le tiers restant du traitement des eaux saumâtres.

A gauche, l'usine de dessalement Al-Doha au Koweit. L'usine ne rejète dans le golfe Persique que des eaux usées traitées. Document YAB. A droite, l'usine d'Al Jubail en Arabie Saoudite combine une centrale thermoélectrique et une usine de dessalement. C'est la plus grande du monde. Elle produit 3 millions de mètres cubes (3 milliards de litres) d'eau douce par jour et développe 5 GW de puissance électrique ! Il y a trois usines de ce type en Arabie.

Les deux procédés les plus utilisés sont la distillation et les technologies sur membrane. La distillation consiste à évaporer l'eau de mer sous l'action de la chaleur (chaleur du Soleil ou dans une chaudière). La vapeur d'eau libérée de ses substances dissoutes et en suspension est récupérée par condensation et est immédiatement consommable tandis que les dépôts de sels dissous et toutes les autres substances contenues dans l'eau de mer s'accumulent au fond de l'installation. Parmi les technologies utilisées citons la désalinisation dite MEH, la désalinisation Flash à Etages Multiples (MSF) et la désalinisation à Multiples Effets (MED).

Parmi les technologies sur membrane, la plus connue est l'osmose inverse. Elle impose au préalable de filtrer l'eau de mer et de la désinfecter afin de la débarrasser des éléments en suspension et des micro-organismes qu'elle contient. Cette eau salée passe ensuite sous pression à travers une membrane semi-perméable : seules les molécules d'eau traversent la membrane, fournissant ainsi une eau douce potable.

Une technologie qui semble prometteuse est celle des évaporateurs dits "multiples effets" (MED) qui permettent de limiter la dépense énergétique des systèmes précédents en utilisant la chaleur produite lors de la condensation de la vapeur d'eau pour évaporer l'eau de mer. Ces systèmes gagnent en simplicité, ils sont peu coûteux, modulables, très simples à installer et à entretenir. Ils peuvent produire à moindre coût énergétique de 20 à 30 litres d'eau douce à partir de 100 litres d'eau de mer et vont certainement intéresser à l'avenir les pays en développement.

Bien sûr il existe d'autres méthodes, pour citer la désalinisation géothermique, la désalinisation par humidication et déshumidification de l'air dite HD et même la désalinisation nucléaire.

Le magazine européen Desalination Journal se consacre à ces technologies de même que Desalination & Water Reuse. Citons également les projets européens Easy-MED et EDSOC.

Mis à part la technologie MED, l'inconvénient majeur de ces systèmes est leur coût. Ainsi que nous l'avons dit, les installations sont peu rentables. Mais le Koweït et l'Arabie Saoudite ont tellement d'argent qu'ils vont jusqu'à produire de l'eau douce pour entretenir les green des terrains de golf !

L'eau douce devient un enjeu économique de plus en plus important dans les pays pauvres et les techniques de dessalement continuent à faire l'objet de nombreuses recherches. Il est certain que dans les décennies et les siècles à venir l'eau de mer sera de plus en plus exploitée. Ce sera d'autant plus vrai à long terme qu'avec un peu de malchance les océans représenteront les dernières sources d'eau relativement peu polluées du fait de leur volume.

Quatrième partie

La pollution de l'eau