Traitement des pesticides dans les eaux souterraines

Si vous êtes confronté à un problème lié à la présence de pesticides dans les eaux souterraines et que vous avez besoin d’un traitement des eaux usées issues de l’agrochimie, cet article vous explique les enjeux et passe en revue les différentes options. Pour éliminer en toute sécurité les résidus d’agrochimiques historiques des eaux souterraines jusqu’à des concentrations de l’ordre des parties par trillion (ppt), poursuivez votre lecture.

L’utilisation des pesticides et des engrais dans l’agriculture aujourd’hui

L’agriculture moderne (et même l’agriculture biologique, en réalité) repose sur l’utilisation contrôlée de pesticides et d’herbicides. Par exemple, dans l’Union européenne, on recense actuellement 490 substances autorisées à titre de pesticides, dont 28 sont autorisées en agriculture biologique.

Les agriculteurs biologiques n’ont généralement recours aux herbicides et aux pesticides qu’en dernier recours ; il s’agit alors le plus souvent de formes concentrées de substances présentes dans la nature qui, une fois concentrées, peuvent être utilisées comme pesticides.

Mais pour le reste du secteur agricole, les herbicides, les pesticides et les engrais font partie intégrante de l’équation visant à garantir que les terres arables qu’ils exploitent soient aussi productives que possible en termes de rendement.

C’est ainsi depuis de nombreuses années et, dans l’ensemble, ces réglementations, qui sont avant tout pragmatiques, ont permis de garantir que les produits chimiques inefficaces ou nocifs soient retirés du marché et que les nouveaux produits fassent l’objet d’essais suffisants avant leur autorisation.

Pollution due aux anciens produits agrochimiques

Cela n’a pas toujours été le cas ; cela fait des décennies que de nombreux « produits miracles » du passé (qui, rétrospectivement, se sont avérés nocifs ou ont eu des effets secondaires imprévus) ont été épandus avec enthousiasme dans les champs. De nombreux cours d’eau à proximité sont progressivement pollués par les résidus de ces produits agrochimiques non biodégradables. Et compte tenu de la manière dont ils se retrouvent dans l’eau, ce phénomène se poursuivra pendant de nombreuses décennies.

Les produits traditionnels en question (dont l’utilisation est désormais interdite ou soumise à des restrictions) comprenaient de nombreux types d’herbicides et de pesticides – en substance, tout composé contenant des substances organiques. Cet article présente certaines des méthodes permettant d’éliminer de manière sûre et efficace les résidus nocifs issus de ces produits traditionnels de l’eau, grâce à la technologie Nyex™ unique et brevetée d’Arvia.

Polluants présents dans les cours d’eau

Les substances actives présentes dans de nombreux herbicides et pesticides traditionnels avaient pour but de modifier la physiologie des organismes nuisibles qu’ils étaient censés combattre. De ce fait, elles ne sont pas biodégradables naturellement et peuvent donc persister dans le sol pendant de nombreuses années. Par infiltration, ils finissent par se retrouver sous forme de pesticides dans les eaux souterraines et dans les eaux de lixiviation (l’eau de pluie qui s’infiltre dans le sol, lessivant progressivement et lentement les matières organiques au passage).

Les champs gérés activement favoriseront inévitablement ce ruissellement progressif et, avec le temps, ces composés récalcitrants indésirables finiront par se déverser dans des cours d’eau plus importants, puis dans les rivières. Il est important de limiter ce phénomène au maximum, car le problème de pollution lié à ces composés récalcitrants prend une ampleur bien plus grande lorsqu’il se propage plus loin et commence à affecter la vie marine.

Le problème de l’élimination des produits agrochimiques de l’eau

Les techniques d’élimination classiques telles que la filtration physique, le dosage de produits chimiques ou l’irradiation (par exemple aux ultraviolets ou à l’ozone) s’avèrent bien souvent inefficaces face à ce type de matières organiques ; ces méthodes conventionnelles visant à réduire la DCO – habituellement utilisées pour diminuer les concentrations d’autres substances chimiques indésirables dans les eaux usées – nécessitent généralement le recours à des technologies avancées de traitement tertiaire.

Élimination efficace des composés récalcitrants présents dans l’eau

Avant l’introduction de la technologie Nyex™ d’Arvia, il était difficile d’éliminer les composés organiques récalcitrants des eaux usées jusqu’à des niveaux inférieurs aux limites de détection.

Le GAC (charbon actif granulaire) est une méthode bien connue permettant de traiter efficacement les eaux usées afin d’éliminer les matières organiques, mais elle présente plusieurs inconvénients :

Tout d’abord, bien que le charbon actif granulé (GAC) offre une surface spécifique très importante sur laquelle les composés organiques peuvent être adsorbés, il perdra de son efficacité avec le temps, le charbon finissant par être saturé et devant être renouvelé. La rapidité avec laquelle cela doit se produire dépend du débit d’eau et du type de composé organique ciblé. Dans de nombreux cas, le charbon actif granulé usagé ne peut pas être recyclé et doit donc être incinéré. Dans tous les cas, cela a un impact sur l’empreinte carbone de l’entreprise.

Deuxièmement, tous les systèmes à charbon actif nécessitent un entretien régulier et leur débit doit être soigneusement contrôlé, faute de quoi ils risquent de produire des effluents dépassant les limites autorisées, ce qui pourrait entraîner une augmentation des redevances de rejet, voire des poursuites judiciaires. Ce phénomène est souvent imputable à la « formation de canaux » : l’eau trouve le chemin offrant le moins de résistance à travers le système de filtration, ce qui empêche l’adsorption d’une quantité suffisante de matières organiques.

Enfin, le renouvellement et le remplacement constants des filtres à charbon actif peuvent perturber un processus de production et s’avèrent coûteux, tant en termes de charges d’exploitation que d’empreinte carbone.

2. L’oxydation électrochimique pour l’élimination des produits agrochimiques de l’eau

Une autre technique qui a été testée est l’oxydation électrochimique. Celle-ci utilise l’électricité pour générer des radicaux hydroxyles (OH) ; ceux-ci oxydent ensuite les composés récalcitrants. Cette technique offre des taux d’élimination assez satisfaisants, mais consomme de grandes quantités d’électricité, ce qui a là encore un impact négatif sur l’empreinte carbone d’une entreprise (ainsi que sur son résultat net).
De plus, la plupart des systèmes reposant uniquement sur l’oxydation ne sont pas particulièrement efficaces pour éliminer les contaminants à l’état de traces, comme c’est souvent le cas avec les pesticides présents dans les eaux souterraines.

3. L’ozone pour l’élimination des produits agrochimiques présents dans l’eau

Enfin, les systèmes d’oxydation à base d’ozone peuvent s’avérer très efficaces, mais ils nécessitent souvent une consommation d’énergie importante pour produire l’ozone, et il existe toujours un risque inhérent de fuites : l’ozone est corrosif et provoque des difficultés respiratoires.
Nos recherches ont également montré que les systèmes à l’ozone permettent en moyenne d’éliminer 70 à 80 % des composés organiques à des concentrations de l’ordre de quelques parties par billion, mais que nos nouveaux systèmes Nyex Rosalox™ peuvent atteindre des taux bien supérieurs – et ce, généralement à moindre coût.

Utilisation du Nyex pour la réduction des produits agrochimiques présents dans l’eau

Le système révolutionnaire Nyex Rosalox™ d’Arvia Technologies combine les principes les plus efficaces de l’adsorption et de l’oxydation pour créer un nouveau système de traitement de l’eau unique et breveté, à la fois performant, efficace et économe en énergie.

Qu’il soit utilisé en tant qu’installation autonome ou en parallèle avec des installations existantes, un système de réacteurs Nyex Rosalox™ d’Arvia permet de traiter efficacement l’eau contenant des concentrations élevées de composés récalcitrants et, dans de nombreux cas, de réduire ces concentrations à des niveaux indétectables – littéralement, des parties par billion – bien plus efficacement que n’importe quel système équivalent.

Traitement de l’eau pour les zones isolées

Nyex Rosalox est un système autonome dans lequel notre média conducteur exclusif Nyex™ adsorbe les composés organiques sur sa très grande surface spécifique. Un procédé électrochimique est ensuite utilisé pour cibler puis oxyder le contaminant.

Contrairement aux systèmes GAC, le média unique Nyex™ ne nécessite pas de recharge. La plupart de nos réacteurs installés ne nécessitent qu’un appoint annuel de 1 à 2 % et consomment nettement moins d’énergie que les systèmes électrochimiques équivalents. Nyex™ convient donc parfaitement à de nombreuses stations de traitement des eaux municipales et locales situées dans des zones isolées, où les eaux de ruissellement souterraines présentent des concentrations inquiétantes en produits agrochimiques, en raison de l’utilisation historique, à proximité, de pesticides et d’insecticides désormais interdits. Cela signifie également que, contrairement aux systèmes GAC conventionnels, nos réacteurs n’ont pas besoin d’être mis hors service pour réapprovisionner le média.

Si vous êtes confrontés à un problème lié à la présence de composés organiques réfractaires, tels que les produits agrochimiques, dans des zones isolées, nos systèmes Nyex Rosalox™ offrent de nombreux avantages par rapport aux autres solutions de traitement de l’eau :

La combinaison des technologies d’adsorption et d’oxydation permet de réduire la consommation d’énergie.

Le courant électrique appliqué contribue également à régénérer la surface de nos supports Nyex™, ce qui signifie que le renouvellement nécessaire est minime : généralement seulement 1 à 2 % par an.

Dépourvu de pièces mobiles et d’un fonctionnement simple, il peut être commandé à distance.

Aucun dosage de produits chimiques à gérer.

Il n’y a pas de boues à traiter, car tous les polluants sont transformés en eau et en gaz, qui sont ensuite évacués.

Les systèmes d’Arvia ne nécessitent qu’un entretien minimal et constituent donc la solution idéale pour les applications en milieu isolé.

Par rapport à d’autres technologies, un système basé sur Nyex™ aura une durée de vie plus longue et des coûts d’exploitation (OpEx) inférieurs à ceux de la plupart des autres systèmes existants.

Étude de cas : Élimination des pesticides d’un réservoir

Dans le cadre d’un essai récent, Arvia a analysé l’eau provenant d’un réservoir d’eau brute situé sur l’île de Jersey. Depuis de nombreuses années, la production de pommes de terre nouvelles de Jersey constitue l’un des piliers de l’agriculture de l’île.

Historiquement, l’oxadixyl était utilisé en application locale pour lutter contre le mildiou de la pomme de terre, mais son utilisation a cessé il y a environ 20 ans.

Cependant, des concentrations d’oxadixyl avaient été détectées dans l’eau du réservoir, à un niveau environ cinq fois supérieur à la limite réglementaire de 0,1 μg/l. Lors de nos essais, nous avons démontré que l’installation d’un système Nyex™ permettrait de ramener ces concentrations en dessous des limites réglementaires en un seul passage dans nos systèmes.

N’oubliez pas non plus que ces essais ont été réalisés à l’aide de la technologie Nyex™ de la génération précédente. Nos systèmes Nyex Rosalox™ de nouvelle génération sont plus compacts, plus économes en énergie et plus performants.

Conclusion

À mesure que la population mondiale augmente, l’agriculture intensive va se généraliser dans de nombreux secteurs agricoles.
Ainsi, à la question du traitement des lixiviats contaminés par des produits chimiques hérités du passé s’ajoutera la nécessité de traiter efficacement les eaux de ruissellement issues des nouveaux systèmes agricoles — souvent en milieu urbain comme en milieu rural.

L’agriculture verticale et l’agriculture hydroponique (pour ne citer que deux nouvelles méthodes) ont chacune leurs propres exigences en matière de traitement de l’eau, un domaine sur lequel Arvia travaille actuellement.
À cela s’ajoute la raréfaction croissante de l’eau elle-même, de nombreux utilisateurs industriels visant à atteindre à l’avenir un ZLD (zéro rejet liquide). Cela signifie que l’eau doit être réutilisée plusieurs fois et traitée après chaque cycle. La nécessité de traiter efficacement l’eau dans le respect de l’environnement n’a jamais été aussi grande.

Nous sommes convaincus que seuls les nouveaux systèmes Nyex Rosalox™ d’Arvia Technology sont en mesure d’offrir une solution complète pour l’élimination de nombreux produits chimiques et composés difficiles à traiter, en particulier lorsqu’il s’agit de produits agrochimiques hérités du passé.
Pour prendre rendez-vous par téléphone ou en personne avec un ingénieur qui saura véritablement cerner les problèmes spécifiques de votre entreprise en matière d’eau, contactez-nous dès aujourd’hui.

Les pesticides dans les eaux souterraines