Micropolluants dans l’eau : du contrôle à l’optimisation des traitements

il y a 6 jours

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PFAS, pesticides, résidus pharmaceutiques, métaux : la surveillance des micropolluants devient un enjeu majeur pour les exploitants d’eau potable, les stations d’épuration et les industriels. Face au renforcement des exigences réglementaires et au développement de nouveaux traitements, détecter une contamination ne suffit plus. La capacité à obtenir des résultats suffisamment fréquents et rapidement disponibles pourrait devenir un levier d’optimisation des installations.

Salle de contrôle d’une installation de traitement de l’eau avec suivi analytique et supervision des procédés

Micropolluants : une surveillance renforcée par les évolutions réglementaires

La présence de micropolluants dans les ressources en eau et les effluents constitue un défi environnemental et sanitaire. Ces substances, d’origines et de propriétés très diverses, peuvent nécessiter une surveillance à de faibles concentrations.

Depuis le 12 janvier 2026, les États membres de l’Union européenne doivent assurer une surveillance harmonisée des PFAS dans l’eau destinée à la consommation humaine, conformément à la directive (UE) 2020/2184. Une valeur paramétrique de 0,10 µg/L concerne la somme des 20 PFAS définis par ce texte [1].

En parallèle, la directive (UE) 2024/3019 relative au traitement des eaux résiduaires urbaines prévoit le déploiement progressif, notamment entre 2033 et 2045, de traitements quaternaires destinés à réduire certains micropolluants organiques, selon la taille des installations et les risques identifiés [2].

Ces réglementations encadrent des contextes distincts. Elles illustrent toutefois une évolution commune : mieux caractériser les contaminations et renforcer la maîtrise de leur traitement. Comment vérifier que les performances d’une installation restent satisfaisantes au cours du temps ?

Fréquence et rapidité : deux conditions pour disposer d’une information utile

Les analyses réalisées en laboratoire demeurent indispensables pour caractériser les contaminations et vérifier le respect des exigences réglementaires. Cependant, leur utilisation pour le suivi opérationnel des traitements peut se heurter à deux limites distinctes.

La première est la fréquence. Lorsque les prélèvements sont espacés, certaines variations de contamination ou de performance des traitements peuvent passer inaperçues.

La seconde est le délai d’obtention du résultat. Entre prélèvement, transport éventuel, analyse et transmission, un certain temps peut s’écouler. Si les conditions d’exploitation évoluent rapidement, l’information peut devenir moins utile au moment où elle parvient à l’exploitant.

Une étude de Furrer et al., publiée en 2025 dans Water Research, met en évidence des dynamiques temporelles différentes selon les micropolluants organiques observés dans des déversements de réseaux d’assainissement unitaires, au moyen d’échantillonnages réalisés toutes les dix minutes [3]. Cela ne signifie pas qu’une fréquence aussi élevée soit nécessaire pour chaque contaminant : elle doit être adaptée au phénomène étudié.

Le monitoring automatisé sur site, fondé sur des prélèvements et analyses à intervalles programmés, peut répondre à ces deux enjeux : rapprocher les mesures dans le temps lorsque cela est utile et limiter le délai d’accès aux résultats en rapprochant l’analyse du point de prélèvement.

Multiplier les prélèvements ne suffit pas si les résultats arrivent trop tard pour éclairer les décisions. L’objectif est de disposer d’une information fiable, suffisamment récente et disponible lorsqu’elle peut encore être exploitée.

Du contrôle réglementaire à l’optimisation des traitements

La surveillance analytique répond d’abord à une question fondamentale : l’eau respecte-t-elle les exigences de qualité applicables ? Pour un exploitant, elle peut aussi contribuer à comprendre le fonctionnement de son installation.

Une variation inhabituelle des concentrations peut provenir d’une modification de la contamination en amont, d’une anomalie de la ligne de traitement ou d’une diminution progressive de son efficacité.

Des mesures plus fréquentes et plus rapidement disponibles, confrontées aux données de fonctionnement de l’installation, ouvrent plusieurs perspectives :

Détecter plus rapidement des anomalies, qu’elles proviennent des effluents entrants ou de la ligne de traitement.
Suivre l’évolution des performances afin de mieux identifier les situations nécessitant une intervention.
Améliorer la planification de la maintenance lorsque certains matériaux ou consommables perdent progressivement leur efficacité.
Étudier l’optimisation des conditions d’exploitation selon la charge polluante et les possibilités de réglage du procédé.
Mieux maîtriser les risques de non-conformité par l’identification plus rapide de certaines dérives.

À terme, ces informations pourraient également contribuer à limiter certaines consommations inutiles de réactifs ou de matériaux de traitement. Ces bénéfices potentiels dépendent toutefois du contaminant, de la qualité de la mesure et des décisions réellement possibles.

La valeur du monitoring réside autant dans la rapidité et la pertinence des données que dans la qualité des décisions qu’elles permettent d’éclairer.

PFAS et charbon actif : comprendre l’évolution des performances

Le traitement des PFAS illustre particulièrement bien cet enjeu. Selon la composition de l’eau et les substances ciblées, plusieurs technologies peuvent être mobilisées : charbon actif, résines échangeuses d’ions, nanofiltration ou osmose inverse.

Le charbon actif en grains permet de retenir certains PFAS, mais son efficacité dépend de nombreux facteurs : nature des composés, matrice de l’eau, débit et temps de contact. Les PFAS à chaîne courte sont généralement moins bien retenus que plusieurs composés à chaîne longue [4].

À mesure que le matériau se charge en contaminants, certaines substances peuvent progressivement apparaître dans l’eau traitée : c’est le phénomène de percée, ou breakthrough.

Pour l’exploitant, une question concrète se pose : à quel moment remplacer ou réactiver le matériau filtrant ? Un remplacement trop précoce peut générer des coûts inutiles ; une intervention tardive risque de compromettre les performances attendues.

Un suivi adapté des concentrations en entrée et en sortie des filtres, voire entre plusieurs étages, pourrait mieux documenter l’évolution de l’efficacité du traitement et faciliter les décisions d’exploitation. Les travaux de l’US EPA apportent des éléments techniques sur cette problématique [5].

Le défi n’est donc plus seulement de vérifier qu’un traitement fonctionne, mais de comprendre suffisamment tôt comment ses performances évoluent.

Eau potable, STEP et effluents industriels : des besoins distincts

Dans les installations d’eau potable, le suivi des ressources et des étapes de traitement peut aider à identifier les évolutions de contamination et à documenter les performances des filières.

Dans les stations d’épuration, le déploiement progressif de traitements complémentaires contre certains micropolluants organiques renforce l’intérêt d’une surveillance adaptée aux variations de charge et au fonctionnement des installations.

Dans les installations industrielles, les effluents peuvent varier selon les procédés de fabrication, les cycles de production et les opérations de nettoyage. Le suivi de contaminants ciblés, notamment certains métaux, peut contribuer à repérer des variations inhabituelles et à mieux comprendre leur effet sur les traitements.

Les paramètres à surveiller, les gammes de concentrations, les contraintes de matrice et les fréquences pertinentes doivent être définis pour chaque cas. Il ne s’agit pas de multiplier les analyses sans objectif opérationnel identifié.

KLEARIA : rapprocher l’analyse des installations de traitement

Chez KLEARIA, nous développons la plateforme microfluidique PANDa pour rapprocher l’analyse des micropolluants des sites où elle peut être utile.

Nos travaux ont notamment permis de démontrer en laboratoire la détection de cuivre, de nickel et de zinc dans des effluents réels de stations d’épuration, sans ajout de métaux aux échantillons.

Cette approche analytique miniaturisée utilise de faibles volumes d’échantillons et de réactifs. Les étapes de préparation, d’analyse et de traitement des données font partie des fonctions les plus éprouvées du développement.

Selon les applications, une analyse peut être réalisée en une trentaine de minutes. Lorsqu’une minéralisation automatisée préalable est nécessaire, environ deux heures supplémentaires doivent être prises en compte. Le délai complet de mise à disposition des résultats dépend aussi des étapes de prélèvement et de transmission.

Le monitoring envisagé repose sur des prélèvements ponctuels, notamment par un circuit en dérivation (by-pass), et non sur une mesure physicochimique continue directement dans la canalisation. Les besoins courants évoqués par les exploitants vont d’une à quelques analyses par jour ; certaines applications peuvent viser une fréquence plus élevée.

Les validations en cours portent sur le fonctionnement automatisé complet et son déploiement sur site. En parallèle, KLEARIA poursuit la R&D sur de nouvelles cibles, dont les PFAS : ce capteur n’est pas présenté comme une solution de terrain déjà validée.

Vers un monitoring au service des décisions opérationnelles

Le développement des technologies de mesure et des procédés de traitement invite à dépasser une vision du monitoring limitée au contrôle de conformité.

La question centrale devient double : à quelle fréquence mesurer et en combien de temps disposer d’un résultat exploitable ? Les réponses dépendent des décisions à prendre, de la dynamique du procédé et des performances nécessaires.

Chez KLEARIA, nous souhaitons construire avec les exploitants des cas d’usage permettant de qualifier puis de quantifier la valeur technique et économique d’un monitoring automatisé sur site, depuis la détection d’anomalies jusqu’aux perspectives d’optimisation.

Mesurer au bon moment, obtenir rapidement les résultats et pouvoir agir : c’est cette combinaison qui ouvre de nouvelles perspectives pour une gestion plus efficace et plus durable de l’eau.