Valorisation forestière des eaux usées - Premiers retours de deux réalisations françaises

Les communes rurales de France et d'Europe sont confrontées aux accroissements contradictoires des volumes d’eaux usées, des qualités exigées au rejet dans le milieu récepteur, des coûts de réalisation, des coûts d’exploitation. Ce casse-tête a une solution : la valorisation des eaux usées par irrigation de plantations forestières.

Principe : la dissipation de tout ou partie des eaux usées annule ou réduit l’impact du rejet. Elle permet de simplifier le traitement à volume égal d’eaux brutes, de plafonner l’impact à volume croissant (sur une station existante), de diminuer l’impact à volume égal ou croissant (en cas d’élévation des exigences sur la Masse d’Eau aval).

Cette approche est actualisée en France par deux réalisations récentes dans le Sud-Ouest, suivies et encouragées par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne :

• à Nègrepelisse dans le Tarn-et-Garonne, la Communauté de Communes Terrasses et Vallée de l’Aveyron – CCTVA a mis en place en 2014, pour le compte du Syndicat mixte départemental des déchets – SMDD, un épandage de filtrats de Matières de Vidange – MV sur une plantation forestière de type Taillis à Courte Rotation – TCR de 5 ha ;

• à Navailles-Angos dans les Pyrénées-Atlantiques, le Syndicat intercommunal d’assainissement du Luy-de-Béarn – SIA a réalisé et mis en service en 2014 un épandage de filtrats d’eaux usées domestiques – EU sur une plantation forestière de 4 ha, également de type TCR.

Les deux réalisations présentent des points communs :

• traitement amont par Filtre Planté de Roseaux – FPR,

• conceptions similaires du réseau d’arrosage,

• même maître d’œuvre,

• même constructeur du réseau d’arrosage : l'entreprise Mispouillé de Montauban,

• encadrement du volet forestier par FCBA – Centre Technique des secteurs industriels de la Forêt, de la Cellulose, du Bois et de l’Ameublement,

• suivis concertés des exploitations...

Tableau 1 : Données des deux réalisations expérimentales

… et des différences qui élargissent le champ d’observation du procédé (cf. tableau 1).

Le suivi forestier a pour objectif de quantifier les gains de productivité (de l’ordre de 20 % probablement) et les évolutions des sols et du bois résultant de l’arrosage en eaux usées en cernant les influences respectives du climat, de l’essence, de la dose d’arrosage, de la composition des eaux… L’objectif général de l’expérimentation est de constituer et de diffuser un savoir-faire dans une approche innovante et prometteuse de la gestion des eaux usées.

Les principes fonctionnels

La dissipation

L’effet attendu d’un épandage n’est pas un traitement mais une élimination d’eaux usées. Les eaux épandues ne sont pas recueillies en sortie de plantation, comme en traitement FPR par exemple, mais extraites de la filière épuratoire par évapotranspiration et infiltration. La fraction évapotranspirée est exportée sous forme de vapeur d’eau, non polluée par essence. La fraction infiltrée rejoint le réseau hydrographique après sa dépollution (gratuite) par le filtre naturel des sols traversés et est conservée dans le bilan hydrique du bassin. Dépollution partielle en réalité, certains polluants comme l’azote ou les métaux lourds n’étant pas retenus entièrement par les sols ; les services instructeurs s’en soucient à juste titre et peuvent demander une étude spécifique, pédologique et hydrogéologique.

Le rejet zéro

Le « rejet zéro » est pratiqué parfois toute l’année (à Navailles par exemple) et le plus souvent de la fin du printemps au début de l’automne (à Nègrepelisse), période d’étiage donc de sensibilité accrue du ruisseau récepteur et, ça tombe bien, d’absorption maximale sur une plantation.

Il est praticable économiquement que sur des volumes d’eaux usées limités, jusqu’à 5 000 Eh pour fixer les idées. Au-delà, les superficies plantées deviennent prohibitives dans l’état actuel de la connaissance (5 000 Eh × 0,2 m³/Eh,j : 100 m³/ha,j = 10 ha en ordre de grandeur).

Le « rejet zéro » absolu, c’est-à-dire l’absorption totale des eaux usées d’une collectivité ou d’un bassin d’assainissement, du 1ᵉʳ janvier au 31 décembre, est plutôt rare (voir l’encadré sur le projet de Navailles-Angos dans les Pyrénées-Atlantiques) car il requiert des superficies de plantation importantes (4 ha pour 1 500 Eh à Navailles).

L’absorption est généralement partielle et variable avec la saison. Partielle quand elle porte sur une partie seulement des volumes journaliers d’eaux usées, avec l’obligation d’épurer les eaux non absorbées à un niveau de qualité compatible avec le classement du milieu récepteur. Variable car le bilan hydrique de la planta-

L'épandage de Nègrepelisse dans le Tarn-et-Garonne

La Communauté de Communes Terrasses et Vallée de l'Aveyron (CCTVA) a mis en place en 2014 une unité de traitement de matières de vidanges (les boues de fosses septiques) par filtres plantés de roseaux dont les filtrats (très chargés en azote et en phosphore) sont absorbés sur une plantation de 4 ha d'eucalyptus et de peupliers, dans le cadre d'un programme expérimental financé par l’Agence de l’Eau Adour-Garonne (AEAG) et suivi par l’IRSTEA pour la partie arrosage, par le FCBA pour la partie forestière. Les arbres sont arrosés depuis l’été 2014, deux ans après plantation.

Coût de réalisation constaté (marchés d’entreprises) : 170 000 € HT comprenant

• + la plantation et son entretien pendant deux ans : 50 000 €
• + le réseau d’arrosage : 100 000 €
• + l’ingénierie de réalisation : 20 000 €.

La plantation est en place depuis le printemps 2012 et arrosée depuis l’été 2014.

L’encadrement FCBA est organisé en trois missions successives :

• + définition des modalités expérimentales ;
• + encadrement des travaux préparatoires et de la mise en place des modalités expérimentales ;
• + suivi du dispositif (entretien, expérimentation…).

L’objet de l’expérimentation est d’évaluer l’impact de l’arrosage en eaux usées sur trois thèmes principaux : le sol, la végétation d’accompagnement et le peuplement forestier.

Sur le thème du sol, l’étude s’appuie sur :

• + une description précise du profil pédologique avant la mise en place de l’expérimentation ;
• + une analyse granulométrique de deux horizons (horizon de surface et horizon lessivé vers 0,5 m de profondeur) sur échantillons moyens issus d’un mélange de dix prélèvements ;
• + une analyse chimique à 0 et 3 ans des deux horizons retenus (6 placettes × 2 horizons × 2 années = 24 échantillons au total).

Sur la végétation d’accompagnement, l’objectif est de suivre les impacts de l’épandage sur l’évolution de la composition floristique.

Sur le peuplement forestier, l’objectif est de quantifier la réaction de deux essences (peupliers et eucalyptus) à trois niveaux d’apports d’eaux usées. Les mesures et observations effectuées sur une première période de trois ans après la première mise en arrosage de la parcelle portent sur l’évolution de la croissance en hauteur et en circonférence des arbres ainsi que sur la quantité de biomasse produite, dont la composition minérale sera également analysée.

Quant au suivi sylvicole, son objet est d’assurer la réussite des boisements pendant les premières années en encadrant les travaux d’entretien (regarnis, façons culturales, protections éventuelles) sur la base d’un cahier des charges établi par le FCBA et de conseiller le maître d’ouvrage sur les techniques d’exploitation de la biomasse (méthodes, matériels et conditions de récolte).

La dissipation comporte au moins deux termes qui varient au cours de l’année : la pluviométrie et l’évapotranspiration.

Les effets

L’effet principal est la réduction ou l’annulation des apports polluants au cours d’eau, mais l’épandage a des effets secondaires bénéfiques sur la production de biomasse et donc le stockage du carbone. La production de biomasse est accélérée par les apports d’eau, d’azote, de phosphore dans une proportion encore inconnue. Le stockage de carbone est proportionnel, grosso modo, à la production de biomasse (10 à 15 t de matière sèche / ha / an) et indépendant de l’essence choisie.

Les mécanismes de la dissipation

La dissipation des eaux fait appel à différents mécanismes dont les principaux sont l’infiltration dans le sol et l’évapotranspiration de végétaux, avec leurs avantages et leurs inconvénients respectifs. Notons d’emblée le caractère variable des deux mécanismes sur un site donné. L’infiltration varie avec le niveau phréatique, la saturation des sols, leur colmatage progressif par les particules charriées par les eaux usées… Elle peut être quantifiée par une approche hydrogéologique à partir d’essais d’infiltration, d’études pédologiques et géotechniques… L’évapotranspiration varie avec l’essence végétale, la température de l’air, l’ensoleillement, la pression atmosphérique… donc avec la saison. Elle peut être estimée à partir des relevés ETP d’une station météorologique représentative (Météo-France généralement) et des coefficients culturaux des essences choisies, quand ils sont connus.

Les mises en œuvre

Ces mécanismes sont mobilisés au travers de différents modes d’épandage des eaux, qu’on peut classer en trois familles principales : la circulation gravitaire dans un réseau de fossés ou un bassin plus ou moins végétalisés, l’épandage sur bambouseraie, l’épandage sur plantation arbustive. Nous les présenterons rapidement avant d’explorer la troisième, objet de l’article. L’épandage en fossé ou bassin retient l’attention des ingénieurs sanitaires depuis le début du siècle, sous différentes appellations : Zone de Rejet Végétalisée (ZRV), ouvrage de dissipation, ouvrage rejet zéro, etc. Cette attention suscite des programmes de recherche, des fiches techniques, des cahiers de recommandations… notamment sous l’égide du groupe de travail sur l’Évaluation des Procédés Nouveaux d’Assainissement des petites et moyennes Collectivités (EPNAC) qui regroupe les SATESE et l’IRSTEA (voir l’encadré).

L’épandage sur bambouseraie est proposé par une entreprise qui s’en est assuré le quasi-monopole au travers d’un brevet européen : Phytorem. Très demandé en dissipation d’eaux usées industrielles, en particulier agro-alimentaires, favorisé par un coefficient cultural défiant toute concurrence (l’évapotranspiration du bambou est dix fois plus importante que celle de tout autre végétal courant, à surface égale) et la continuité de l’activité végétative (douze mois sur douze), il est freiné en assainissement urbain par une image plus ou moins justifiée de végétal exotique intrusif et une difficulté d’exploitation tout à fait avérée.

Une bambouseraie est un écosystème complexe dont la gestion est gourmande en main-d’œuvre et dont les produits, savoir les chaumes de sept ans, n’ont pas de débouché évident.

L’épandage sur plantation forestière enfin, objet de notre étude, est pratiqué en France depuis quelques années seulement (depuis les années 2000, si l’on exclut quelques essais sans lendemain d’épandage de boues et d'effluents d’eaux usées sur pinède), à un…

stade encore expérimental et principalement sur des plantations exploitées en Taillis à Courte Rotation - TCR ou Taillis à Très Courte Rotation - TTCR, c’est-à-dire sur des plantations denses (1 200 plants/ha en TCR, 5 à 10 000 plants/ha en TTCR, pour fixer les idées) récoltées à intervalles courts (7 à 12 ans en TCR, 2 à 3 ans en TTCR) d'essences repartant de souche.

Nous décrirons brièvement les caractères originaux des plantations TCR ou TTCR, puis ceux des essences qui peuvent avoir un intérêt en épandage d'eaux usées : le saule, le peuplier, l’eucalyptus, le séquoia.

Le dimensionnement de la plantation est un exercice complexe en raison de la multiplicité et des interférences des facteurs. Il résulte de bilans hydriques mensuels (12 bilans sur l'année) prenant en compte :

• • la pluviométrie mensuelle d’occurrence décennale ou supérieure ;
• • la capacité d’infiltration (constante dans l’année sauf variations de la nappe) ;
• • l’évapotranspiration mensuelle ;
• • les apports d’eaux usées.

Le calcul intègre les variations journalières, mensuelles, interannuelles de ces différents paramètres, sur le pas de temps mensuel imposé par la présentation des fiches climatiques (et la réalité du fonctionnement hydrique). Il est mené d’abord pour un régime de croisière correspondant au stade de maturité de la plantation. La vérification sur les années de croissance peut conduire à limiter les apports pendant ces années en cohérence avec la mise en charge progressive de la station d’épuration.

La limitation de l’évapotranspiration en phase de croissance est compensée partiellement par celle des végétaux de l’inter-rang, spontanés ou plantés.

La conception de la plantation et de son arrosage résulte d’une réflexion croisant tous les paramètres techniques et économiques, appuyée sur une caractérisation du site intégrant le climat, la topographie, la pédologie, la géologie et l’hydrogéologie, notamment.

Les aménagements généraux comprennent les voies de circulation vers et à l’intérieur de la plantation, les ouvrages éventuels de franchissement des fossés ou ruisseaux, la clôture périphérique. La clôture a une double fonction : interdiction d’accès aux Homo sapiens comme toute installation d’épuration, et aux animaux. Pour les premiers, la réglementation sanitaire impose une clôture grillagée de deux mètres de haut. Pour les seconds, il faut s’interroger sur l’opportunité de doubler le grillage par des fils électrifiés contre le sanglier, de le prolonger de 0,50 m sous le niveau du sol contre les ragondins. À voir au cas par cas en fonction de la faune locale et de ses comportements.

L’épandage forestier

La plantation TCR ou TTCR

L’exploitation d’essences forestières en TCR ou TTCR n’est pas une nouveauté. Développée en France sous François Iᵉʳ avec les taillis de chênes et de charmes, elle fut reprise dans les années 1980 par l’AFOCEL (devenu en 2007 FCBA Institut Technologique) avec l’utilisation d’essences exotiques à croissance rapide (Cryptomeria, Eucalyptus, Miscanthus, Séquoias…) dans une perspective de production de biomasse. Le concept fut appliqué ensuite dans de nombreux pays dont les grandes étendues planes ont suscité une foresterie industrielle et est favorisé depuis quelques années par l’augmentation du coût des énergies fossiles, la vogue des bioénergies, le développement enfin de machines adaptées pour l’installation et la récolte de ce type de plantation. La récolte est plus ou moins mécanisée selon la superficie, le relief, les conditions d’accès du site. Les produits sont valorisés principalement en panneaux de particules, en pâte à papier, en bioénergie et conditionnés en conséquence. Les études FCBA ont permis de sélectionner et de développer des essences et des clones rustiques, résistant aux parasites, à croissance rapide (de l’ordre d’un mètre par an en hauteur), adaptés aux conditions climatiques des régions françaises, sans risque sanitaire, repartant de souche après la récolte.

L'épandage de Navailles-Angos dans les Pyrénées-Atlantiques

La filière s'appuie en France sur l'expérience accumulée par FCBA sur une centaine de plantations expérimentales en TCR (et quelques-unes en TTCR) ainsi que les suivis d'expérimentation concernant la valorisation en forêt de divers effluents ou sous-produits. L'utilisation des TCR et TTCR est encore peu répandue en France (5 000 ha environ dont 3 000 ha d'eucalyptus pour l’industrie papetière) mais les incitations aux bioénergies et la multiplication des chaufferies collectives lui ouvrent un bel avenir. L'utilisation en valorisation d'eaux usées est pratiquée couramment dans certains pays (en Israël par exemple, sans retour d’expérience), en France et dans les pays scandinaves au stade encore expérimental.

L'épandage

Les eaux traitées sont réparties sur la plantation, soit gravitairement par un réseau de fossés, soit sous pression par un dispositif de canalisations en partie enterrées et en partie superficielles qui alimente des ajutages. Le goutte-à-goutte est exclu vu le risque d'obstruction par les matières en suspension (MES) contenues dans les eaux usées, même traitées. L’aspersion classique est exclue vu le risque sanitaire de diffusion des germes pathogènes contenus par les eaux usées sous l'effet du vent, sous forme d’aérosols. Le choix entre les différents systèmes (et déjà les différents principes) d'application des eaux usées est compliqué par la multiplicité des paramètres à prendre en compte : le relief, le climat, la nature des sols, l'essence plantée, le mode d'exploitation, le budget...

La distribution gravitaire est la plus simple, la moins efficace, pas nécessairement la moins chère si on cumule les coûts de réalisation et d'exploitation. La plus simple parce qu'elle ne requiert pas d'équipement électromécanique (donc pas d'électricité, c'est parfois déterminant) ni de qualification en entretien : la détérioration d'un fossé est résolue en quelques coups de bêche, par exemple. La moins efficace parce que la surface arrosée (les fonds de fossé) est faible. Pas toujours la moins chère car le bon fonctionnement du système impose un entretien, en particulier un débroussaillage régulier, toujours délicat en présence des fossés. Elle est pratiquée néanmoins, par exemple sur des saulaies pentues (pente moyenne > 5 %) et peu étendues (< 1 ha). La conception doit être soignée et prendre en compte les contraintes d'exploitation (circulations, franchissement des fossés...).

La distribution sous pression est la plus efficace en termes de surface arrosée donc de dissipation si on admet que l'évapotranspiration et l'infiltration sont proportionnelles à cette surface. Elle est assurée par un dispositif comprenant une centrale de filtration et de mise en charge, un réseau de canalisations et des appareils de distribution, dans des dispositions diverses. La centrale comprend généralement une pompe horizontale, une batterie de filtres à disques (ou un filtre à sable sur les installations importantes) et un programmateur, choisis dans les catalogues courants de l'arrosage agricole. Sur les installations importantes (au-delà de 10 ha), on peut envisager deux pompes fonctionnant en permutation-secours et un filtre à sable si on accepte une complexité technique et des coûts d'installation plus élevés. Le réseau est constitué, au départ de la centrale, de canalisations primaires et secondaires enterrées alimentant des canalisations tertiaires ou terminales déposées sur le sol le long des lignes d'arbres. La distribution est assurée, selon les particularités du projet et dans l'ordre croissant de surface arrosée, par des ajutages sertis directement sur les canalisations terminales et disposés à raison d'un point par arbre le plus souvent, des micro-jets (rayon d’arrosage de l'ordre de 1 mètre) ou des asperseurs (rayon jusqu'à 5 ou 6 mètres).

La centrale, constituant le plus complexe du système, doit rester simple sur les petites plantations, inférieures à 10 ha. La pompe assure la pression nominale sur l’organe de distribution (de l'ordre de 1 bar) en tenant compte des pertes de charge au passage à travers le filtre et le réseau de canalisations. Le filtre évite le colmatage du réseau et surtout des appareils terminaux. Enfin, le programmateur assure, comme en arrosage de jardin, la rotation entre les différents secteurs de la plantation et l'uniformité de répartition.

Le réseau de distribution est constitué, classiquement, de canalisations en PVC ou PEHD dimensionnées pour assurer une pression uniforme aux points de distribution et une vitesse de parcours garantissant l’auto-curage (v > 1 m/s). La plantation est divisée en secteurs alimentés chacun par une canalisation primaire et subdivisés en planches ou parcelles alimentées chacune par une canalisation secondaire. Enfin, les canalisations tertiaires sortent en surface aux points de piquage (enterrés) sur les canalisations secondaires et serpentent sur le sol au pied des arbres. Cette architecture présente l’avantage de ne pas gêner la circulation sur la plantation, en particulier lors des entretiens et des coupes, puisqu'à l'exception des canalisations tertiaires, posées le long des lignes, donc hors circulation, les canalisations sont enterrées (de préférence sous les voies de circulation pour faciliter une réparation éventuelle). Chaque canalisation terminale est équipée d'une vanne en tête pour isolement éventuel (pour réparation par exemple) et d'un bouchon d'extrémité pour permettre sa purge et son nettoyage. Les vannes primaires sont automatiques, commandées par le programmateur.

Tableau 2 : Teneurs en Éléments Traces Métalliques-ETM selon la réglementation

EU traitées : teneurs des eaux usées traitées, concentrations moyennes journalières en sortie de six stations d'épuration à boues activées en aération prolongée. Source : IRSTEA, restitution de l'étude Ampères 2014. En µg/l.

EU boues : teneurs moyennes dans les boues de six stations d'épuration à boues activées en aération prolongée. Source : IRSTEA, restitution de l'étude Ampères 2014. En mg/kg MS.

EU apports : apports pour une application de 1 mm/jour sur 10 ans (3650 jours). En kg/ha.

Teneur maxi arrêté 1998 : teneurs limites autorisées dans les « boues » épandues selon l'arrêté de 1998, annexe 1, tableau 1a. En mg/kg MS.

Flux maxi arrêté 1998 : apports limites autorisés en dix ans d’épandage selon l'arrêté de 1998, annexe 1, tableau 1a. En kg/ha.

Sols arrêté 1998 : teneurs limites autorisées dans les sols sur le site d’épandage selon l'arrêté de 1998, annexe 1, tableau 2. En mg/kg MS.

…semblées si possible à l'amont du système, près de la centrale d’arrosage ; les autres vannes sont généralement manuelles, par souci de simplicité. Les prises de pression en tête de canalisation permettent, pour un coût marginal, de tester la canalisation en charge et de localiser une obturation.

La simplicité de conception n’élimine pas complètement le risque d’obstruction lié à la composition des eaux d’arrosage et en particulier :

• la dimension des particules constituant les MES, qui doit être largement inférieure à celle des orifices de sortie ;
• la teneur en MES par rapport au risque d’agglomération sur l’orifice ;
• la teneur en matières organiques susceptibles de former de la biomasse et de la déposer sur les ajutages et les parois des canalisations.

Ce point constitue aujourd'hui la principale inconnue du système et le point focal de la recherche.

Coût de réalisation

Les retours de Navailles et de Nègrepelisse situent le coût des travaux autour de 200 000 € HT hors foncier pour une plantation de 4 ha utiles (50 000 € HT par hectare planté) arrosée par ajutages et/ou micro-asperseurs. Répartition indicative :

• Clôture, voirie : 25 000 € ou 12,5 % du total ;
• Plantation y compris fourniture des plants : 25 000 € ou 12,5 % ;
• Bassin tampon en amont de la plantation : 50 000 € ou 25,0 % ;
• Réseau d’arrosage y compris centrale de filtration : 50 000 € ou 25,0 % ;
• Ingénierie, suivi expérimental : 50 000 € ou 25,0 %.

Les retours d’expérience de ces deux plantations permettront certainement d’optimiser les conceptions et de stabiliser le coût de réalisation, hors foncier et suivi, autour de 50 000 € HT/ha pour une plantation de 10 ha environ répondant mieux aux contraintes d’exploitation forestière. Dans le cas d’un épandage d’eaux usées, ces coûts sont assumés entièrement par la collectivité gestionnaire du système d’assainissement et couverts en partie par les subventions habituelles de l’assainissement collectif.

Coût d’exploitation

Les coûts d’exploitation de la plantation proprement dite sont compensés grosso modo par les revenus de la vente du bois au moment de la récolte. Le coût d’entretien du réseau d’arrosage est estimé à 1 000 € HT/ha.an ; il émarge au budget de la collectivité et est couvert par les redevances des abonnés au réseau d’assainissement.

Économie du projet

Dans l’économie globale du projet, les coûts de la plantation seront comparés aux économies sur le traitement. À Navailles, la dissipation permet de simplifier le traitement (suppression du second étage FPR) et de supprimer totalement l’impact sur le ruisseau (rejet 0). Idem à Nègrepelisse moyennant un écrêtement du rejet en période hivernale (4 mois sur 12). Comparatif à Navailles en coût global de réalisation, y compris foncier, ingénierie, aménagements généraux, hors frais spécifiques du suivi expérimental :

coût de l’épandage : 210 000 € HT économie sur le traitement (le second étage FPR) : 1 500 Eh × 180 €/Eh = 270 000 € HT

…et en coût global d’exploitation (à confirmer dans les prochaines années) :

coût de l’épandage : 1 000 € HT/ha × 5 ha = 5 000 €/an économie sur le traitement (le second étage FPR) : 1 500 Eh × 4 €/Eh = 6 000 €/an.

La réglementation

L’épandage d’eaux usées est régi en France par deux arrêtés :

• l’arrêté du 8 janvier 1998 applicable aux épandages sur les sols agricoles de boues résultant du traitement d’eaux usées domestiques ;
• l’arrêté du 2 août 2010 (complété par l’arrêté du 25 juin 2014) relatif à l'utilisation d’eaux issues du traitement d’épuration des eaux résiduaires urbaines pour l’irrigation de cultures ou d’espaces verts.

Le premier fixe les teneurs limites de certains polluants, en particulier métaux lourds et PCB, dans les eaux d’épandage et dans les sols ainsi que les doses maximales applicables sur une période de dix ans. Conçu et formalisé pour les boues d’épuration, il est appliqué plus généralement à l’épandage agricole ou forestier de tout produit de l'activité humaine, et en particulier à l’épandage d’eaux usées domestiques ou industrielles. La comparaison des doses maximales des éléments traces métalliques (annexe 1 de l’arrêté) et des teneurs mesurées habituellement en sortie des stations d’épuration (source : Dossier « Élimination de micropolluants en station d’épuration domestique », TSM 3-2015) montre que les maxima ne sont pas atteints pour des applications de 10 mm par jour, valeur supérieure à la capacité d’absorption du complexe sol-plante. La présence de métaux lourds et de PCB dans les eaux usées domestiques n’est donc pas un facteur limitant de l’épandage.

Le second fixe les prescriptions sanitaires et techniques applicables à l'utilisation d’eaux usées traitées pour l’arrosage ou l’irrigation, à des fins agronomiques ou agricoles, de cultures, d’espaces verts ou de forêts dans une optique d’une part de protection de la santé publique, de la santé animale et de l'environnement, d’autre part.

de sécurité sanitaire des productions agricoles. Il régit notamment le choix des appareils de distribution de l'eau usée.

Les essences

Nous décrirons succinctement les quatre principales essences utilisées en épandage d'eaux usées ainsi que leurs avantages et leurs inconvénients.

Le saule

L'épandage sur saulaie TTCR est pratiqué à grande échelle dans les pays scandinaves et surtout en Suède depuis les années 1980, dans le nord-ouest de la France (particulièrement en Bretagne, un peu moins en Normandie) depuis les années 2000. Il s’appuie en Scandinavie sur une puissante filière forestière et ses outils bien rodés d’exploitation industrielle de la forêt. Le projet Wilwater (http://www.aile.asso.fr/valorisation-de-la-biomasse/wilwater/life-environment-wilwater-programme), financé par l'Union européenne, a validé la rentabilité économique, établi les bases de dimensionnement et suscité en Bretagne plusieurs applications appuyées sur la disponibilité, au travers d’une Coopérative d’Utilisation de Matériel Agricole – CUMA, de machines de plantation, d’entretien et surtout de récolte. Le saule est parfois planté en association avec d'autres essences, l’aulne par exemple, dans un souci de biodiversité. Il est favorisé par le climat, par l’engagement de la région, par la concentration géographique des plantations (le transport du matériel devient prohibitif au-delà de 200 km dans les conditions actuelles).

L'épandage sur saule est pratiqué surtout sur des effluents industriels caractérisés par des volumes faibles et des charges polluantes élevées (comme l’épandage sur bambou mais avec un ratio d’absorption plus faible donc des surfaces plantées plus importantes à volume égal). L’application sur des volumes importants de l’assainissement domestique (au moins 0,1 m³ par habitant et par jour sans compter les eaux de pluie et de nappe collectées par les réseaux) est moins convaincante car la part des eaux usées qui ne peut pas être absorbée par la plantation, notamment l’hiver, doit être traitée avant rejet dans le cours d'eau. L'installation cumule donc, en investissement et en exploitation, les coûts de la plantation et de son arrosage et les coûts de la station d’épuration.

La faisabilité économique est fonction de plusieurs paramètres : coûts fonciers (achat du terrain de la saulaie, beaucoup plus étendu que celui de la station d’épuration), sensibilité du cours d’eau récepteur, coût et disponibilité du matériel de plantation et de récolte, filières de valorisation de la biomasse... L’approche reste rentable à petite échelle (jusque 1000 Eh) dans un scénario assez commun où l’absorption totale ou partielle des eaux usées en sortie de station d’épuration en période d’étiage du cours d’eau récepteur permet de réduire l’importance donc les coûts de l'épuration.

Le peuplier

Les futaies de peuplier font partie du paysage de toutes les régions de France et leur pouvoir absorbant voire « drainant » est bien connu. L’exploitation en TCR ou TTCR est encore anecdotique faute de filière appropriée, une situation qui pourrait évoluer rapidement sous l’effet du basculement vers les énergies renouvelables. L’espèce remplit toutes les conditions d’une application en épandage d’eaux usées : rusticité, croissance rapide, demande en eau importante, rejet de souche...

Tout praticien connaît plusieurs applications plus ou moins « sauvages », c’est-à-dire non déclarées, en épandage de boues liquides de station d’épurations intensives, de boues activées par exemple. Citons une application en épandage de filtrats de traitement de matières de vidange sur 2 ha à Nègrepelisse dans le Tarn-et-Garonne (voir l’encadré).

L’eucalyptus

L'eucalyptus est connu, outre ses effets thérapeutiques en traitement de l'asthme et des maladies respiratoires, pour ses propriétés absorbantes, révélées par l’exemple fameux de la plaine de la Mitidja en Algérie, asséchée par les eucalyptus importés par les colons français. C’est une essence extraordinaire à bien des égards, notamment pour sa taille (record de hauteur pour un eucalyptus australien), sa longévité (plusieurs milliers d’années pour un eucalyptus australien de 114,3 mètres, découvert en 1990), la densité de son bois (supérieure à celle du chêne). Elle remplit toutes les conditions d'une application en épandage d’eaux usées avec l'avantage du débouché puisque le bois est recherché non seulement en chaufferie (pour son pouvoir calorifique) mais également en papeterie (en raison de la qualité de ses fibres).

En France, les E. gundal, les plus utilisés en TCR, sont des hybrides naturels entre deux espèces dites « montagnardes » : dans leur aire d’origine, E. gunnii et E. dalrympleana sont acclimatées aux zones montagneuses des Alpes australiennes et aux régions froides de Tasmanie. Ces hybrides ont été sélectionnés sur des parcelles expérimentales françaises au début des années 1980, puis multipliés par bouturage horticole. Les clones E. gundal les plus performants allient d’excellentes capacités de croissance à une bonne tolérance au gel et sont bien adaptés aux conditions climatiques du Sud-Ouest de la France. Néanmoins dans les zones les plus froides où les températures minimales peuvent descendre en dessous de –12 °C, on préférera utiliser des clones d’E. gunnii moins productifs mais plus résistants au froid. Les performances de croissance de ces hybrides restent inégalées à ce jour dans les conditions françaises ; l’accroissement moyen sur une rotation atteint 20 à 25 m³/ha.an, hors arrosage EU (moins de 10 m³/ha.an en chêne ou en hêtre, par comparaison).

Le séquoia sempervirens

L’appellation « séquoia » recouvre non seulement deux espèces mais encore deux genres botaniques distincts, considérés erronément comme exotiques. Les séquoias et les espèces apparentées étaient en fait très répandus en Europe, Asie et Amérique du Nord avant leur recul sous l’effet des grandes glaciations. Ils se sont conservés sur le territoire de l’actuelle Californie et ont été réintroduits en Europe au 19ᵉ siècle après une absence de 1,5 millions d’années. Les premières plantations forestières remontent aux années 1950 et à la recherche d’essences résistant au feu. En France, FCBA conduit depuis les années 1980 un programme de sélection de clones à partir des plus beaux spécimens européens et de graines sélectionnées sur l’aire dite naturelle, en Californie. La productivité du S. sempervirens, mieux adapté aux conditions climatiques françaises que

le S. giganteum, atteint 40 m³/ha.an. L'espèce détient quelques records prestigieux, notamment en taille (plus de trente sujets de plus de 110 mètres en Californie, 115 m pour Hyperion, plus de 50 mètres pour les bébés français moins de deux siècles après leur plantation). La longévité se compte en milliers d'années (plus de 3000 ans pour un sujet californien). La vigueur, la longueur de fibre, l'aptitude à rejeter de souche et à développer de nouvelles branches sur le tronc après une blessure (par bris ou incendie) ouvrent de belles perspectives à cette espèce, surtout en production de biomasse. La connaissance est moins développée que sur le peuplier ou l'eucalyptus, les programmes de développement étant plus récents, mais les premiers résultats sont positifs.

En épandage d'eaux usées, citons le boisement expérimental de Navailles, planté au printemps 2013.

Les perspectives

L'épandage d'eaux ou de boues d'épuration sur plantation forestière est pratiqué en Scandinavie depuis un demi-siècle, en France depuis une vingtaine d'années, surtout en effluents industriels, avec des premiers résultats encourageants. Il est au croisement de deux préoccupations croissantes : la réduction des apports polluants aux cours d'eau et le développement des énergies et matières premières renouvelables. Un exemple : à Nègrepelisse, les apports d'eaux usées augmentent la production du bois utilisé en chaufferie collective.

La simplicité apparente (amener des eaux au pied d'un arbre, quoi de plus simple ?) cache une complexité de conception et de réalisation liée à la multiplicité à la fois des paramètres à prendre en compte et des options possibles. Citons parmi les paramètres le climat local (température, régime des vents, pluviométrie...), la topographie et la géologie du site, la nature des sols, la proximité d'habitations ou d'activités... Citons parmi les décisions à prendre : la ou les essences végétales, le clone de l'essence choisie, la densité de plantation, le mode et les doses d’arrosage, le matériel d'arrosage, le traitement des interlignes... Ces choix relèvent nécessairement d'une équipe pluridisciplinaire groupant pédologues, forestiers, irrigateurs, épurateurs, économistes. Une problématique aussi complexe ne peut être maîtrisée que par des spécialistes.

L'intérêt économique de la filière reste à préciser sur un échantillon suffisant de réalisations de différentes tailles, en additionnant les bénéfices du boisement (opération patrimoniale classique) et du traitement des eaux (simplification et fiabilisation des filières épuratoires). Dans les cas de Navailles et Nègrepelisse, à prix à peu près égal en réalisation comme en exploitation, l'épandage offre l'avantage d'un impact nul, donc moindre, sur le milieu récepteur. L'intérêt technique est acquis sur une gamme étendue d'effluents industriels et pour les stations d'épuration urbaine de taille limitée (jusqu'à 5000 Eh en traitement d'eaux usées domestiques) rejetant dans un cours d'eau cumulant un faible débit et une sensibilité élevée aux apports polluants. Le cas d'école est celui d'une commune rurale drainée par un cours d'eau sensible à l'eutrophisation ; une station d'épuration extensive, par filtre planté par exemple, couplée à un épandage sur plantation en période de faible étiage offre dans ce cas une alternative intéressante à la solution habituelle d'une station d'épuration intensive, par boues activées par exemple ; le couple FPR + épandage sera plus économique en réalisation comme en exploitation et l'exploitation en régie, par les ouvriers communaux, évitera les inconvénients de l'affermage à un prestataire extérieur.

Cet exemple met en lumière une nouvelle fois les avantages « immatériels » des filières d'épuration extensives : simplicité de réalisation et d'exploitation, autonomie du maître d'ouvrage, inscription dans le paysage, respect de l'environnement, participation aux objectifs écologiques nationaux... De ce point de vue, l'épandage sur plantation élargit de manière significative la panoplie des outils « extensifs » à disposition des concepteurs et des maîtres d'ouvrage. Il améliore la rentabilité et étend les champs d'application à la fois de la foresterie et de l'épuration extensive. Enfin, le citoyen de la commune rurale que nous prenons en exemple s'identifiera plus facilement à un bois de séquoias qu'à une centrifugeuse ou un clarificateur raclé. Sans compter l'intérêt patrimonial de l'exploitation en forêt d'une parcelle impropre à l'agriculture.