STRUCTURATION BUCOLIQUE DU RE C YC L AGE DE L’E AU,
o u comment subl i mer l e répugnant
PORTFOLIO
Laura Stoffel / PFE Juin 2017 / Ensap Bx Directeur du projet : Cyrille Marlin
Stoffel Laura
UN BESOIN CROISSANT EN EAU
+
7 milliards d’habitants
‘ 1 seconde
Une croissance démographique élevée
33% Personnes qui n’ont pas accès à l’eau potable
La gestion des ressources en eau est l’un des défis majeurs du 21ème siècle. L’eau est indispensable à la vie et nous lui devons la plupart de nos paysages. Mais aujourd’hui, ce liquide si précieux est de plus en plus rare, car de plus en plus pollué.
Tout le monde est concerné. En effet, l’homme a une consommation moyenne au niveau mondial de 50 litres par jour (alimentation, hygiène, etc). En France, nous consommons chaque jour en moyenne 150 litres d’eau, ce qui est énorme, mais reste inférieur à la moyenne européenne (200 litres par jour et par personne) et bien loin de la consommation nord-américaine (600 litres par jour et par personne).
Pourcentage d’eau douce disponible
1960
1995
5 100
d’eau salée
7 500 m2
97,5%
17 000 m2
2,5% d’eau douce dont moins de 1% est liquide
2025
Quantité d’eau douce renouvelable et disponible/habitants (m2).
UN TRAITEMENT QUI N’EST PLUS À LA HAUTEUR
10%
de la population alimentée par une eau d’une qualité insufisante en 2008
2015 Le nombre de station d’épuration a été multiplié par
x50
2008
en 40 ans.
1940
Avec l’augmentation démographique croissante, l’eau potable se fait rare. Rien qu’en France, 7,2 millions d’habitants sont alimentés par une eau d’une qualité insuffisante et plus de 19 millions ont une eau qui n’est pas conforme au niveau du système d’assainissement (chiffres de 2006). Il y a un travail conséquent à accomplir dans ce domaine.
1940
UN INVESTISSEMENT CONSIDÉRABLE
150 litres d’eau usées / jour / personne
11 000 000 000 €
2009
1,9 milliards d’euros investis dans les stations de traitement des eaux usées.
17,3%
2,6 milliards d’euros investis dans les réseaux d’assainissement.
23,7%
6,6 milliards d’euros investis dans l’entretien et le fonctionnement
59,0% 2
Les stations d’épuration sont relativement récentes. En France, on ne voit apparaître la première qu’en 1940 et il a fallu attendre les années 1960 pour que le programme d’installation des stations d’épuration prenne son essor sur l’ensemble du territoire. Aujourd’hui, on en compte plus de 21 000 en France ; un chiffre considérable qui ne cesse de croître. Perçues comme des objets purement techniques, placés à l’extérieur des villes, peu de réflexions sont menées sur leur qualité architecturale et paysagère. De plus, les stations d’épuration dites « classiques » par boue activée, sont très énergivores, ce qui pèse à la fois sur leur bilan carbone et sur les coûts d’exploitation. Les services publics d’eau et d’assainissement représentent 20 % des gaz à effet de serre (GES) à l’échelle d’une collectivité (source ADEME), alors que les apports d’énergies produites naturellement par les stations sont innombrables. - Les boues produisent du biogaz ce qui permettrait de chauffer une partie du quartier alentour. - L’azote et le phosphore présents en grande quantité dans les eaux usées peuvent être transformés en engrais et l’épandage des boues peut servir de compost. - La réutilisation des eaux traitées pour arroser les espaces verts permettrait d’économiser l’eau potable. Ces économies d’énergie permettraient également d’alléger le budget considérable des stations d’épuration (STEP). En effet, la France débourse chaque année plus d’un milliard d’euros pour le fonctionnement et l’entretien des STEP. En outre, plus de 11 milliards d’euros ont été investis en 2009 pour les remettre aux normes. 1,9 milliards d’euros ont été investis sur les stations d’épuration ; 2,6 milliards sur les réseaux d’assainissement ; 6,6 milliards sur les coûts de fonctionnements.
Ces mises en conformité ont multiplié le nombre de stations d’épuration sans pour autant les intégrer à l’environnement dans lequel elles se trouvent. Les stations d’épuration restent généralement situées à l’extérieur des villes, loin du regard des habitants, à cause des nuisances qu’elles engendrent autant au niveau du confort de vie (bruit, odeur, inesthétique des bâtiments) qu’au niveau de l’image dévalorisante qu’elles arborent: traitement de nos résidus les plus sales qui disparaissent sous terre. L’acheminement de l’eau est aujourd’hui sans cesse caché alors qu’autrefois, l’eau était mise en scène et participait à la forme urbaine. Ne peut-on pas voir dans cet espace de traitement la mise en oeuvre des efforts faits par l’homme pour rendre à la nature une eau la plus pure possible ? L’idée est de mettre en avant un potentiel délaissé, mal vu et puant, que l’architecture ne prend d’ordinaire pas en charge. « Nul n’y habite, aucun spectacle n’y est programmé, personne ne vient s’y promener » (Construire l’environnement ? AA’E architectes ). La réflexion sur la qualité architecturale et paysagère de ces lieux est primordiale. En plus d’un enjeu sociétal, cette problématique est également un enjeu urbain. La station d’épuration peut devenir un lieu qui se visite au même titre qu’un parc dans la ville. Un lieu lié aux pratiques urbaines, ouvert et établissant des liaisons avec son environnement. Ce lieu, ouvert au public et porteur d’usages multiples serait un lieu didactique, pédagogique où serait mise en exergue notre responsabilité vis-à-vis de l’environnement. La visite se ferait à travers un cheminement mettant en valeur cet élément naturel dont les ressources sont périssables et en danger. Ce parcours mettra en avant les différentes formes de l’eau, ses propriétés et son mouvement incessant et aléatoire.
STATIONS DE TRAITEMENT DES EAUX USÉES
Conforme en équipement et non conforme en performance
1 000 000 EH Entre 100 000 et 1 000 000 EH Entre 2 000 et 10 000 EH Moins de 2 000 EH
Non conforme en équipement et non conforme en performance
1 000 000 EH Entre 100 000 et 1 000 000 EH Entre 2 000 et 10 000 EH Moins de 2 000 EH 100 km
Conforme en équipement et conforme en performance Conforme en équipement et non conforme en performance Non conforme en équipement et non conforme en performance
Entre 100 000 et 1 000 000 EH Entre 2 000 et 10 000 EH
4
J’ai choisi mon site en me basant sur plusieurs critères. En premier lieu, il est primordial que ce soit un endroit où il y ait un véritable besoin, et à proximité ou dans une ville. Mon choix s’est naturellement tourné vers la station d’épuration déjà existante de Saint-Jean-de-Luz Archilua. Construite en 1980, elle est actuellement non conforme en équipement et en performance. Ses eaux rejetées dans l’océan dégradent grandement la qualité des eaux de baignade de la côte. De plus, la population de l’agglomération augmente de 300% pendant les périodes estivales, ce qui n’arrange pas le problème. Le nombre d’habitants passe ainsi de 29 000 habitants à 116 000 habitants pour les trois communes (Saint-Jeande-Luz, Ciboure et Urrugne). Cependant, les deux stations du réseau de ces trois communes peuvent uniquement assainir l’équivalent de 98 000 habitants. Pendant les périodes estivales, près de 20 000 équivalents habitants (EH) se retrouvent dans l’océan sans avoir été assainis. Le choix du site a été primordial pour déterminer quel système d’assainissement est le plus pertinent.
Pour répondre aux nombre d’équivalents habitants en période estivale, il n’était pas possible d’utiliser les techniques biologiques du lagunage et de lit à macrophytes, qui certes permettent dans leur mise en oeuvre d’aménager des espaces de grande dimension facilement accessibles au public, mais demandent trop d’emprise au sol pour traiter l’eau d’autant d’individus. Les stations d’épuration par phytoépuration, de nos jours ne peuvent excéder 10 000 EH. C’est pourquoi je me suis tournée vers une nouvelle technique, également biologique, qui associe les plantes et la technologie. Ce procédé, nommé Organica, est basé sur le fonctionnement classique d’une station à boues activées, mais avec des plantations végétales. Très compacte et efficace, le projet laisse la possibilité de s’étendre par la suite en fonction des besoins futurs. De plus, ce procédé est moins coûteux à la création et à l’entretien que les stations classiques, et les nuisances générées par ces techniques d’épurations sont moindres voire quasi inexistantes si la mise en oeuvre est parfaitement exécutée et le projet adapté aux besoins. Cette nouvelle station d’épuration est l’occasion d’allier les nouvelles technologies de traitement des eaux avec les bienfaits de la nature.
Photo de la maquette au 1/500
STATION DE RETRAITEMENT DES EAUX SAINT JEAN DE LUZ Archilua Les + et - du site
Sentier du littoral Site actuel
Sentier du littoral Projet
Une vue sur l’océan
Un sentier du littoral engrillagé
Une STEP déjà existante
Un jardin botanique à proximité
6
Photo de la maquette au 1/200
8
Plan masse 1/1000
STEP actuelle 58 000 EH
Sortie des eaux usées dans l’océan
Nouvelle STEP : 19 880 EH / 2 130 m3 dont 710m² sous serre
Local surpresseurs d’air Groupe électrogène Sanitaire Laboratoire Local de commande Déshydratation des boues
Bassin 4 / 270 m3 Bassin 3 / 435 m3 Bassin 2 / 720 m3 Bassin 1 / 705 m3
Clarificateurs Enlèvement des bennes des boues déshydratées
Arrivées des eaux usées
Bassin d’aération
Pré-traitement Bassin de stockage Épaississeur Méthaniseur Bassins tampon
Plan Schématique des flux 1/500
Plan Schématique des flux1/500
21 décembre 12h
21
juin 12h
NORD
SUD Coupe stratégie bioclimatique 1/200
Protection solaire ∙ Débord de toit au niveaux de la façade sud permettant de se protéger du soleil l’été et d’avoir un apport calorique l’hiver. ∙ Plantation d’arbres feuillus devant la façade sud apportant une protection supplémentaire en été afin d’éviter la surchauffe.
Ventilation naturelle ∙ Le bâtiment est traversant, ce qui permet une ventilation naturelle. ∙ Les ouvertures zénithales permettent un apport de lumière optimale et d’évacuer l’air chaud.
Gestion des eaux de pluie ∙ Le toit en pente permet la récupération des eaux de pluies dans un bassin de stockage. Cette eau va être réutilisée pour économiser au maximum l’eau potable.
Technique et traitement 2 fois plus compacte qu’une station traditionnelle Cycle de traitement d’une durée de 6h
Soutirage des eaux traitées vers l’océan Entrée effluent
Alimentation 1h
Réaction 3h
Décantation 1h
Soutirage
Soutirage des boues vers la déshydratation
1h
10
Par ailleurs, l’emplacement de la station d’épuration Saint-Jean-de-Luz Archilua est idéal, en hauteur, au bord de l’océan et à proximité d’habitations pavillonnaires. La station est accolée à un jardin botanique qui a ouvert ses portes en 2008. Cependant, les deux se tournent le dos. Lors de ma rencontre avec Fabienne Lissardy, directrice du jardin botanique, elle me fit part de la volonté très forte de ne plus nier la station, mais de faire un lien avec l’eau. L’objectif est d’arriver à faire une liaison entre la station d’épuration classique existante, le jardin botanique, la nouvelle station d’épuration et le sentier du littoral. La station pourrait s’inscrire dans la continuité de la ballade du littoral sur la côte basque. Elle pourrait également être mieux ancrée dans le paysage urbain qui l’entoure. En effet, si le projet est construit d’abord autour des éléments naturels du site, il s’agit néanmoins bel et bien d’une construction architecturale. Ainsi la station vient s’inscrire dans le quartier dont elle fait partie. Loin d’être réduite à une infrastructure purement technique de gestion des réseaux, la station d’épuration – organe vital de la ville – doit être un lieu de vie, elle doit participer pleinement de la volonté de construire la ville.
Perspective d'entrée
12
Perspective depuis le bassin N°2
Coupe perspective Sud / Nord 1/100
Plantes installées au dessus des bassins Bille d’argiles qui permettent de garder l’humidité au pied des plantes Grille de support des plantes et de l’écosystème Zone de racines servant d’habitat à la biomasse fixée Boues activées en suspension Insufflation d’air à l’aide de surpresseurs
Bassin d’aération
Bassin d’anoxie
Coupe perspective détail
14
Photo de la maquette au 1/500
16
Vue depuis la passerelle Photo maquette au 1/200
ÉlÊvation Sud Photo maquette au 1/200
Perspective d’entrée Photo maquette au 1/200
18
...................
Plan 1/200
Élévation Nord 1/200
Perspective depuis le bassin N° 1
Élévation Sud 1/200
20
Cyperus alternifolius
Iris pseudoacorus Zantedeschia Mentha aquatica Thalia
Glyceria maxima
Chimino bambusa
Coupe longitudinale 1/200
Hosta plantaginea
Alocasia odora
Monstera deliciosa
Carex Acutiformis
Lythrum salicaria
Ulmaire
Phalaris arundinacea
Aspidistra elatior
Strelitzia reginae Hemerocallis Canna generalis
Coupe détail 1/100
22
Perspective depuis le bassin N° 3
24
Bibliographie - Construire l’environnement ? AA’E architectes associés pour l’environnement, archibooks +sautereau éditeur, 2009 - Construire pour le XXIe siècle, éditions, Alternative, Paris 2012 Carine Merlino, l’usine de traitement des eaux usées Seine-Morée : AIA studio environnement, Broché, 2014 - TPFE, Une nouvelle image de l’eau (travail personnel de fin d’études) Xabi Barets sous la direction de Loisier et Mme Sémidor - Plan d’action 2012-2018, « pour une politique d’assainissement contribuant aux objectifs de qualité des milieux aquatiques »Ministère de l'Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement, 2011, www.developpement-durable.gouv.fr - Site du ministère de la transition écologique et solidaire / Portail d'information sur l'assainissement communal / Situation des conformités 2016 des stations de traitement des eaux usées : http://assainissement. developpement-durable.gouv.fr/ - Archilua, rapport annuel 2015, eau potable, assainissement collectif, assainissement individuel, document réalisé par le service Environnement de l’agglomération sud pays basque -Site de l’agence de l’eau Adour-Garonne : http://www.eau-adour-garonne.fr/fr/index.html - Chiffres: conso-globe https://www.consoglobe.com/eau-donnees-cles-1660-cg
Visites
- Visites de 7 stations d’épuration sur la côte basque (boue activée, et physico-chimique), février 2017 - Visite de la STEP Boulazac, la plus grande de France ayant le procédeé Organica, mars 2007
Contacts importants
- Eric Bourneaud, directeur du service assainissement de l’agglomération Sud Pays basque - Pierre Bourgone, consultant en eau, assainissement, Communauté urbaine de Bordeaux, rencontré le 26 avril 2017 - Fabienne Lissardy, directrice du jardin botanique, rencontrée le 12 mai 2017 à Saint-Jean de Luz
LAURA STOFFEL