Les eaux non conventionnelles dans l’agriculture

Système de refroidissement des eaux géothermales (BY-ND/GIZ)

Système de refroidissement des eaux géothermales  (BY-ND/GIZ)

La disponibilité de ressources en eau de qualité médiocre, telles que les eaux souterraines salines, les eaux de drainage et les eaux usées traitées, représente désormais un enjeu important, notamment pour l’agriculture irriguée. Y a t il de bonnes pratiques pour préserver la  structure des sols irrigués et améliorer le rendement des cultures ?


En Tunisie, les ressources en eau sont généralement affectées à des degrés divers par la salinité.
Environ 74 % des eaux de surface du pays ont une salinité inférieure à 2.3 dS/m. En ce qui concerne les nappes phréatiques, seulement 8 % des ressources ont une salinité inférieure à 2.3 dS/m et environ 20 % des ressources souterraines profondes présentent une salinité inférieure à 2.3 dS/m.
L’utilisation à grande échelle des eaux moyennement à fortement salées en irrigation affecte d’une manière parfois sérieuse le niveau de rendement des cultures, mais risque de dégrader dans le long terme et d’une manière parfois irréversible la structure des sols irrigués. Ce phénomène est souvent exaspéré par l’excès d’eau ou l’hydromorphie provoquée par la sur irrigation et l’élévation exagérée du niveau des nappes (problème caractéristique des périmètres du Nord et du Sud particulièrement).
On estime actuellement que 60 % des sols des périmètres publics irrigués en Tunisie sont
moyennement à fortement sensibles à la salinisation secondaire suite à l’irrigation ; ce taux atteint 86 % dans les périmètres privés.
La production d’eau dessalée à partir des ressources souterraines saumâtres du sud est évaluée au stade actuel à 0.013 km3/an ; elle est destinée essentiellement à l’approvisionnement en eau potable des centres urbains dans la région du sud-est.
Le volume d’eau usée collectée est de 242 Mm3 et doit atteindre 300 Mm3 en 2016. Le potentiel des eaux usées traitées (au niveau de 110 stations) est actuellement estimé à 240 Mm3, alors que le volume d’eau usée traitée réutilisée est de 57 Mm3 Influence sur le DAD
L’utilisation des eaux non conventionnelles va permettre une mobilisation supplémentaire de l’eau d’irrigation, ce qui aura comme effet d’alléger la pression sur les nappes, déjà surexploitées. Cette utilisation permettra ainsi :
– l’économie des ressources en eau conventionnelle et son utilisation dans d’autres secteurs plus exigeants en termes de qualité,
– la protection des milieux récepteurs en particulier le littoral, le milieu naturel et les ouvrages hydrauliques (barrages) contre une eau riche en nutriments,
– la préservation de certaines zones humides en manque d’eau,
– la stabilité de la ressource par rapport à celle liée à la pluviométrie,
– la réduction des quantités d’engrais utilisés en agriculture si les agriculteurs prennent en
compte cet aspect.

Impact prévisible
La réutilisation des eaux usées traitées est réglementée par des textes juridiques. Aucun impact négatif n’est prévu.
Bonnes pratiques
Pratique 1. Dessalement par osmose inverse
Justificatif Le dessalement de l’eau (également appelé dessalage ou désalinisation) est un processus qui permet d’obtenir de l’eau douce(potable ou, plus rarement en raison du coût, utilisable pour l’irrigation) à partir d’une eau saumâtre ou salée (eau de mer notamment). En dépit du nom, il s’agit rarement de retirer les sels de l’eau, mais plutôt, à l’inverse, d’extraire de l’eau douce. Les techniques les plus récentes de dessalement de l’eau ont été mises en pratique aux États-Unis, Afrique du Nord, Espagne, pays du Golfe.
La technologie de dessalement de l’eau de mer est surtout utilisée au Moyen-Orient (Émirats arabes unis : usine de Jebel Ali, la plus grande du monde avec une capacité de l’ordre de900 000 m3/jour, usine de Fujaïrah ;Arabie saoudite : usine de Jubail). Ces États qui ont d’importantes ressources en combustibles fossiles utilisent majoritairement le procédé de vaporisation.
Les techniques de dessalement les plus courantes sont la distillation thermique pour le traitement de grands volumes d’eau (55 000 m3/jour) et la technologie des membranes, l’électrodialyse inverse et l’osmose inverse.
L’osmose inverse prévoit l’application d’une pression sur l’eau introduite dans le système, qui est ainsi forcée à travers une membrane semi-perméable retenant la plupart des sels; la pression exercée doit être d’autant plus forte que la concentration en sel de l’eau est élevée. La recherche sur les membranes a rendu ce principe rentable et efficace à l’échelle industrielle.
Les coûts des différentes technologies sont fonction de la teneur en sel de l’eau de mer ou des eaux saumâtres. Ils se situent dans les fourchettes suivantes:
* pour la distillation d’eau de mer dans une grande installation: entre 1,00 et 1,50 dollar EU par mètre cube d’eau;
* pour le dessalement d’eau de mer par osmose inverse: plus de 1,50 dollar EU pour les petites installations, entre 1,00 et 1,50 dollar EU pour les installations moyennes et moins de 1,00 dollar EU pour les grandes installations;
* pour le dessalement d’eaux saumâtres par osmose inverse: moins de 0,5 dollar EU le mètre cube.

Pratique 2. Traitement des eaux usées

Les eaux traitées, disponibles en quantités suffisantes, peuvent être utilisé en irrigation si le niveau de qualité à atteindre devra permettre l’extension de l’approvisionnement en eaux usées traitées pour différentes utilisations : recyclage des effluents pour l’agriculture, pour les jardins municipaux et pour l’industrie.
La Technologies de traitement des eaux usées comporte trois niveaux.:
Prétraitement et traitement primaire : Une fois l’eau usée brute débarrassée des matériaux « grossiers » (déchets, sables, graisses, matières en suspension de grande taille, etc.) et d’une partie de sa pollution carbonée, on obtient, en sortie du traitement primaire, un effluent dit effluent primaire. La prochaine étape de traitement va permettre d’abattre efficacement les pollutions carbonée, azotée et phosphorée contenues dans les eaux : il s’agit du traitement secondaire.
Traitement secondaire Les procédés rencontrés à ce stade de l’épuration mettent en jeu des bactéries qui vont dégrader la pollution organique (traitement biologique). Parmi les traitements biologiques principalement rencontrés, on peut citer les procédés à boues activées (BA), les lits bactériens (LB), les biofiltres (BF), le lagunage naturel (LN) puis les bioréacteurs à membranes (BAM).
Les techniques « boues activées » et « bioréacteur à membranes » semblent offrir les meilleures performances épuratoires sur les pollutions azotée, carbonée et phosphorée. D’un point de vue microbiologique, c’est le lagunage naturel et le bioréacteur à membranes qui semblent être les plus efficace.
Traitement tertiaire Le traitement tertiaire regroupe un ensemble de techniques destinées à réduire la concentration de très nombreux paramètres. Pour atteindre un objectif de REUT, on distingue 3 étapes principales, qui, selon les objectifs et techniques retenus, peuvent ou non être effectuées de façon simultanée : la rétention des matières en suspension et colloïdales résiduelles, la réduction d’autres paramètres chimiques (N, P, …) et la désinfection.
En ce qui concerne la rétention des MES, le procédé le plus connu est le filtre sur milieu granulaire (sable, anthracite…) mais d’autres techniques de filtration sont de plus en plus banalisées. Parmi ces procédés, on distingue la microfiltration (MF), l’ultrafiltration (UF), la nanofiltration (NF) ou l’osmose inverse (OI).
Parmi les autres techniques rencontrées en traitement tertiaire, on peut citer la coagulation – floculation chimique ainsi que le lagunage tertiaire qui comprend plusieurs lagunes, dites de maturation, qui permettent d’assurer la désinfection de l’eau. Ces lagunes sont de faibles profondeurs (de 0,8 à 1,2 m) pour permettre une pénétration totale des rayonnements UV naturels et réaliser ainsi la désinfection
Les techniques de désinfection comprennent la désinfection chimique : la chloration (à l’eau de Javel, au chlore gazeux, au bioxyde de chlore, aux chloramines), l’acide péracétique, l’ozonation, de la désinfection physique : le rayonnement UV.
L’expérience mondiale de la réutilisation a permis de lister une panoplie assez conséquente de technologies de traitement, en relation avec les paramètres cités ci-dessus. Les procédés de désinfection permettent bien souvent de s’affranchir du risque lié aux microorganismes et les technologies membranaires se révèlent efficaces sur les pollutions dissoutes et/ou résiduelles. En France, il semble que les systèmes lagunaires, les bioréacteurs à membranes (avec ou sans désinfection) et les boues activées couplés à un traitement tertiaire de type désinfection seule, filtration (sur milieu granulaire et/ou technologies membranaires ; avec ou sans désinfection) et lagunage tertiaire soient les plus à même de répondre aux exigences de qualité Impact sur la durabilité l’utilisation des eaux traitées va permettre la mobilisation d’une quantité additionnelle d’eau d’irrigation et va alléger la surexploitation des nappes et augmenter la production fourragère, qui fait actuellement défaut Domaine d’application : l’irrigation des cultures, notamment fourragères Implémentation ; l’irrigation dans les différentes exploitations agricoles et notamment dans les zones péri-urbaines

Exemple pratique en Tunisie

Pratique 1. L’utilisation des EUT à des fins agricole
L’utilisation des EUT à des fins agricole a commencé en 1965 dans la région de la soukra proche banlieue de Tunis pour l’irrigation d’agrumes à partir de la station de la Charguia ce qui a permis de sauvegarder 1200 hectares menacées par la salinisation et la baisse de la nappe phréatique. Depuis les années 80, une politique de réutilisation des EUT a été mise en place. Les réalisations les plus importantes ont été implantées à Cebela-Bordj Touil, La Soukra, Mornag, Nabeul, Sousse, Monastir, Sfax et Kairouan). Les plus grands périmètres sont ceux de Bordj Touil et Mornag qui couvrent environ 4232 ha soit plus de 50% de la totalité des périmètres. A Kairouan, le projet Dhraa Tammar permet d’irriguer 240 ha céréales et fourrages.
Les cultures pratiquées comportent des céréales, des fourrages et des arbres fruitiers
Pour l’année 2014, le volume d’EUT réutilisé est estimé à 57 millions de m3/an soit 24 % du volume total produit. Ce volume est utilisé pour irriguer 9555 ha, dans les domaines suivants
– Irrigation des périmètres agricoles 23 m3, sur 8065 ha (28 unités)
– Irrigation des terrains de golf 12 Mm3, sur 1040 ha (10 unités)
– Irrigation des espaces verts 6 Mm3, sur 450 ha
– Alimentation des zones humides et des nappes 19 mm3
Les cultures pratiquées dans périmètres agricoles comportent essentiellement : l’arboriculture 45%, les fourrages 36%, les céréales 15% et les cultures industrielles 4%. Les contraintes liées au développement de l’utilisation des EUT dans le secteur de l’agriculture sont : l’attitude des agriculteurs, la qualité des eaux et les risques sanitaire.
Pratique 2. Utilisation du dessalement par osmose inverse pour l’irrigation de cultures sous serre géothermique
Le premier projet est réalisé au niveau de la ferme « cinquième saison » à El Hamma de Gabès qui utilise les eaux géothermiques assez chargé. La société « La Cinquième saison » Situé à ElHamma (40km à l’Ouest de Gabès), produit les tomates hors sol, sous diverses formes (cerises, grappes, rondes, allongées,…), Les Tomates constituent la principale production de la société (51 ha) destinés principalement à l’exportation. L’eau, utilisée pour la géothermie et l’irrigation, est prélevée depuis la nappe intercalaire artésienne vers trois puits, l’eau a une salinité de 2,5 – 3,5 g/l, exigeant un traitement de celle-ci avant irrigation. Ce traitement consiste en un mélange de 40 % d’eau provenant directement des puits et de 60 % d’eau traitée par osmose inverse dans des tubes de filtration de 10 m, avec une capacité de 600 m³/j
Pratique 3. Utilisation du dessalement des eaux de forage par osmose inverse pour l’irrigation de cultures maraichères et fourragères.
Cette expérience pilote est réalisée par l’OSS dans le cadre du projet SASS III dans la Jeffara. Elle consiste à installer un dispositif de dessalement par osmose inverse au niveau de certains forages à salinité > 7g/l. Ce protocole a permis l’obtention d’une eau de qualité appréciable pour l’irrigation des petites exploitations. Ce projet a été réalisé sur une superficie de 1.27 ha, à Medenine sud, le système se base sur une station de dessalement d’une capacité journalière de 20 m3 /j
Pratique 4. Utilisation de dessalement pour approvisionnement en eau potable
La Tunisie possède maintenant une bonne expérience dans le domaine de dessalement en adoptant l’osmose inverse.
La capacité de production en Tunisie des eaux dessalées 2009 est de 125000m3/j.Le nombre des unités de dessalement fin 2009 s’élève à 80. L’eau potable accapare à lui seul 55% de la capacité de production.
Un programme ambitieux est en cours de réalisation. Il est prévu de réaliser la première station de dessalement de l’eau de mer à Djerba (50 mille m³/jour), une deuxième à la région Zarat à Gabès (50 mille m³/jour) et la troisième à Sfax (150 mille m³/jour).
Dix stations de dessalement des eaux saumâtres d’une capacité cumulée de 36200 m³/jour seront réalisées. Les régions concernées sont Matmata (4000 m³), Mareth (5000m³), Belkhir (1600m³), Beni Khedech (800 m³), Tozeur (6000 m³), Nefta (4000 m³), Hezoua (800 m³), Kebili (6000 m³), Douz (4000 m³) et Souk Lahad (4000 m³).
Pratique 5 : Utilisation de l’énergie solaire pour le dessalement de l’eau ( eau potable, Irrigation,…)
La Tunisie est doté d’un taux d’ensoleillement important, Plusieurs projets de dessalement en utilisant l’énergie solaire ont été réalisés au sud de la Tunisie, on cite par exemple le projet de dessalement de Ben Gardane, qui utilise l’énergie solaire pour le dessalement de l’eau, peut dessaler 1.791 m3 d’eau souterraine par jour en diminuant sa salinité jusqu’à 0.1 grammes par litre, soit quasiment l’équivalent de l’eau douce. Alimenté par une électricité principale produite au moyen d’énergie solaire (une puisance de 30 KWc) pour un développement durable respectueux de l’environnement, l’ouvrage va assurer un approvisionnement des habitants de Ben Gardane par 9.500 m3 d’eau par
jour. Plusieurs autres projets ont été réalisés en utilisant la même technologie : station de
dessalement des eaux saumâtres à Ksar Ghilane (production journalière est de 15 m3), station de dessalement par OI et énergie photovoltaïque pour l’irrigation à Medenine etc.
Lectures complémentaires
Références
Fethi Kamel 2012 La contribution du dessalement dans la mobilisation des ressources en eau en Tunisie, 38 p
ONEMA ; CEMAGREF 2008 Technologies d’épuration en vue d’une réutilisation des eaux
uséestraitées (REUT), 100 p
Soufia Nasr Abroug 2014 Traitement et réutilisation des eaux usées traitées en Tunisie 30 p
ALOUINI ZOUBEIR La réutilisation des eaux usées traitées en Tunisie IRESA, 29 p.
Marianne Miguet 2011. L’innovation pour répondre à une situation difficile ; vers une indépendance de l’or bleu, 31 p
Site web
http://www.onas.nat.tn/
http://www.sonede.com.tn/

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