Les stations d’épurations consomment beaucoup d’électricité pour traiter les eaux usées. Or, un système de pile à combustible microbienne permet de produire de l’électricité grâce aux microbes présents dans les eaux usées.
Le procédé, découvert en 1910 mais depuis longtemps tombé dans l’oubli, a été redécouvert il y a quelques années, notamment par le professeur Fabian Fischer de la Haute Ecole d’Ingénierie de la HES-SO Valais-Wallis. En collaboration avec la station d’épuration de Châteauneuf à Sion, le professeur et son équipe, avec l’aide des chercheurs de la HE-Arc de Saint-Imier, ont mis au point la plus longue pile à combustible microbienne du monde.
Fabian Fischer et son équipe ont installé une pile de 14 mètres de long
composées de 64 piles reliées en parallèle et série, ce qui en fait la
pile à combustible microbienne la plus longue du monde.
Projet à affiner
«Nous avions 3 objectifs principaux: diminuer la consommation électrique de la STEP, produire de l’électricité et purifier l’eau», relève Fabian Fischer. Opérationnelle depuis fin 2018, la pile à combustible microbienne produit suffisamment d’électricité pour alimenter plusieurs piles de lithium mais surtout elle épure gratuitement l’eau de tous ses éléments organiques.
Le projet a débuté en 2016 dans le laboratoire de Fabian Fischer avec un contenant de 12 litres. La construction du système actuel a duré une année entière et le projet sera encore affiné durant deux ans. «La recherche n’en est qu’à ses débuts. En améliorant le processus et en agrandissant l’installation, la STEP de Châteauneuf pourrait économiser plus de 600'000 francs par an en énergie et couvrir les besoins de 250 foyers», assure-t-il.
50-70% d’économies
L’épuration des eaux usées dans les pays industrialisés consomme 1 à 2% de la totalité de l’électricité produite. Les plus grands consommateurs sont les bassins biologiques, qu’il faut aérer pour la biodégradation bactérienne. Ce seul brassage représente 50-70% de l’électricité utilisée par la station d’épuration. «On pourrait économiser 1% de la facture totale, ce qui représente un potentiel important de réduction de dépenses pour les communes qui sont propriétaires des STEP».
En remplaçant l’aération par un système d’électrodes, les microbes bioélectriques se substituent aux microbes aérobies. Il devient ainsi possible d’économiser l’énergie du brassage et produire de l’électricité en épurant des eaux usées. Une production d’électricité nette est possible car les eaux usées comptent 8 à 10 fois plus d’énergie qu’il n’en faut pour son épuration.
25% de rendement
Le potentiel d’amélioration du système est important. «En théorie, il est possible d’atteindre un rendement de 25%. Une STEP de 100'000 habitants pourrait avoir un revenu annuel de CHF 1,75 million et en Suisse, nous pourrions produire environ 0,2 kilowattheure par personne et par jour, soit un potentiel annuel qui varierait entre 500 et 700 gigawattheures», affirme le professeur. Le bilan énergétique sera alors positif et les stations de traitement des eaux usées deviendraient des productrices d’énergie nette: au lieu de payer pour l’électricité, les stations d’épuration pourraient en générer.
> Filière Technologies du vivant, HEI HES-SO Valais-Wallis
Communiqué de presse