Station d’épuration d’Herbsheim
Transmuter les boues en énergie verte et en miel
Station d’épuration d’Herbsheim
Publié le 04/06/2022
La nouvelle station d’épuration d’Herbsheim, en cours de construction, est un condensé de réponses aux enjeux du cycle de l’eau et de l’économie circulaire. Les boues seront méthanisées pour produire du biogaz dans un digesteur qui sera aussi alimenté avec de la silphie, plante très peu exigeante en intrants, dont la culture doit participer à restaurer la qualité de la ressource en eau dans les aires de captage d’eau prioritaires.
La nouvelle station d’épuration d’Herbsheim, commune voisine de Benfeld, est encore en chantier qu’elle fait déjà office de vitrine de ce que pourraient être les stations d’épuration du futur. En effet, non seulement elle collecte et nettoie les eaux usées de quelque 19 000 équivalents habitants répartis dans 11 communes du périmètre de Benfeld et environs. Ce qui est déjà très bien. Mais ce n’est pas tout. Elle produit aussi du biogaz et contribue à préserver la qualité de la ressource en eau et la biodiversité en absorbant de la silphie, une culture très peu exigeante en intrants. Une performance que le SDEA (syndicat des eaux) doit à un montage de projet unique en France, qui a mobilisé de nombreuses compétences en interne, durant les dix années de gestation du projet, souligne Denis Schultz, président de la commission locale qui porte le dossier. Optimisation des équipements Point de départ du projet et métier de base du SDEA : le traitement des eaux usées. La nouvelle station est construite sur le même site que l’ancienne. La première version était dimensionnée pour traiter les rejets de 14 000 à 15 000 équivalents habitants. La nouvelle sera capable d’absorber la production de 27 000 équivalents habitants. Le débit maximal admis passe de 325 m3/h à 510 m3/h, et le volume journalier de 7 800 à 12 000 m3/j. Un redimensionnement à l’aune de l’évolution de la démographie dans le secteur. Le traitement des eaux usées suit un schéma assez classique : dégraissage, dessablage, décantation primaire, traitement biologique par des bactéries, clarification. Le SDEA a investi dans des équipements qui permettent d’optimiser le processus pour augmenter sa capacité tout en préservant l’environnement, notamment en maîtrisant mieux la consommation d’énergie : « variateurs de fréquence, automates de surveillance qui permettent de mieux les régler les procédures, pompe à chaleur qui récupère celle issue des eaux traitées pour chauffer le digesteur… », liste Éric Bernhard, du SDEA. À l’issue du processus, la qualité de l’eau purifiée est contrôlée avant qu’elle ne soit retournée à l’Ill. Les boues sont quant à elles épaissies et stockées, avant d’aller alimenter d’autres bactéries. De l’énergie pour 3 000 habitants grâce à la méthanisation Une des principales particularités de cette station réside dans l’utilisation des boues pour alimenter un méthaniseur qui produit de l’énergie renouvelable, au moyen d’une ration bien particulière. En effet, elle sera d’abord composée des boues des stations d’Herbsheim et de Rhinau. Il y aura aussi des graisses issues des STEP de Centre Alsace. Et de la silphie, une culture à bas niveau d’impact (BNI) et au pouvoir méthanogène élevé, qui permet de significativement améliorer le rendement du méthaniseur et donc de raccourcir le temps de retour sur investissement. « Sur les 16 500 t de matières brutes qui vont entrer chaque année dans le méthaniseur, la silphie représente 1 500 t, soit 9 %, mais elle représente 45 % du gaz produit », indique Matthieu Bornert, chef de projet au SDEA. Sans la silphie, le projet n’aurait donc probablement pas vu le jour, car le temps de retour sur investissement était beaucoup trop long. Sachant que l’objectif du SDEA est aussi de maintenir le prix de l’eau et de la redevance assainissement, stable depuis 2009. Le biogaz est purifié en biométhane qui est injecté dans le réseau géré par R-GDS, et racheté par Gaz de Barr dans le cadre de relations contractualisées. La station produit l’énergie équivalente à la consommation de 3 000 habitants par an, soit une recette de 500 000 € de livraison de gaz par an pour le SDEA. Cela peut sembler peu, au regard des 13 millions d’euros (M€) investis par les 11 communes du périmètre de Benfeld et environs pour la construction de la nouvelle installation, mais aussi beaucoup dans un contexte où le prix de l’énergie, devenue arme de guerre, risque de devenir très cher à payer. Le processus de méthanisation produit aussi un digestat, qui sera déshydraté, contrôlé et stocké, avant d’être épandu dans les champs, où il constituera une alternative aux engrais de synthèse, aux tarifs tout aussi explosifs que ceux de l’énergie. Une culture pleine de potentiel Partant du constat que la seule méthanisation des boues et des graisses n’aurait pas été rentable, les agents du SDEA ont cherché avec quels autres gisements ils pourraient alimenter le digesteur, sans entrer en compétition pour la ressource avec les méthaniseurs existants. « En 2015, nous avons expérimenté différentes cultures comme le sorgho, le miscanthus, des mélanges de plantes sauvages… Nous poursuivions différents objectifs : trouver une culture avec un potentiel méthanogène important, et qui soit peu exigeante en intrants pour préserver la ressource en eau », décrit Thierry Willmann, du SDEA. La silphie faisait partie des candidates. Elle a été testée à Sand, dans une parcelle de 30 ares au potentiel limité. Située en lisière de forêt, la parcelle a d’abord été ravagée par des sangliers - qui ont été éloignés à l’aide d’un épandage de cheveux dont l’odeur repousse les animaux sauvages - puis par un orage. « J’avais fait le deuil de voir la silphie se développer cette année-là, mais elle a repris sa croissance de manière impressionnante », se souvient Thierry Willmann. C’est donc cette culture, oubliée depuis que l’Inra l’avait introduite en France après guerre pour la valoriser en fourrage, qui a finalement été retenue. Pour alimenter le méthaniseur, quelque 65 ha de silphie ont donc été implantés il y a deux ans dans les secteurs de Hilsenheim et Zellwiller par quatorze agriculteurs. La première année, elle est conduite en coculture dans du maïs pour limiter le développement des adventices et pour que les agriculteurs n’aient pas à subir une année blanche en termes de revenu. « Plus récemment, son implantation avec du soja a été testée avec succès », précise Thierry Willmann. La silphie se développe ensuite assez rapidement, mais les trois à quatre premières années, elle requiert tout de même encore du désherbage. Puis, quasiment plus aucune intervention à part la récolte et la fumure pendant une bonne dizaine d’années (lire encadré). Ce sont donc 65 ha situés en zone de captages prioritaires qui ne recevront plus aucun traitement phytosanitaire. Des contrats bien ficelés pour sécuriser tout le monde Pour encourager les agriculteurs à les suivre dans ce projet, le SDEA a élaboré un contrat qui lie les deux parties sur quinze ans. L’objectif est à la fois d’assurer l’approvisionnement du méthaniseur, et d’éviter que les agriculteurs aient à faire face à une perte de revenu. Pour rentrer dans le cadre autorisé par la réglementation, un montage particulier a été trouvé : « Le SDEA rachète la prestation du service rendu », résume Coralie Welsch. Les agriculteurs ne sont pas rémunérés à la tonne de silphie récoltée mais à l’hectare mis à disposition, avec un tarif fixe quel que soit le rendement et qui est réévalué chaque année en fonction de l’évolution des coûts des intrants et du prix de vente des autres cultures. Ainsi, pour cette année, le tarif de rachat sera révisé à la hausse. À noter aussi que le contrat qui lie agriculteurs et SDEA comporte des portes de sortie, sous certaines conditions. Au final, la modernisation de cette STEP a nécessité des investissements plus importants que si le SDEA s’en était tenu à un schéma classique. Mais son coût de fonctionnement est optimisé, et ses externalités sont nombreuses. Aussi, le SDEA envisage déjà de reproduire ce schéma à la STEP de Sélestat, dont l’envergure est plus importante. Anticipant les objections qui pourraient être émises quant à la compétition entre cultures énergétiques et alimentaires, Thierry Willmann, avance : « Dans les zones de captage prioritaire, où la qualité de l’eau est dégradée, les agriculteurs vont être amenés à faire des choix entre des cultures alimentaires conduites avec des pratiques adaptées qui peuvent induire des seuils, et des productions non alimentaires certes, mais qui peuvent permettent de préserver la ressource en eau, elle-même indispensable à la production alimentaire. » En outre, la réglementation encadre l’incorporation dans les digesteurs de cultures principales : leur proportion ne peut pas dépasser 15 %. Enfin, Coralie Welsch glisse que si la silphie ne se mange pas, le miel qui en découle, lui, oui.
