Une personne sur trois n’a pas accès à des toilettes hygiéniques. Maladies intestinales et contamination des eaux souterraines dans les pays en voie de développement en sont la conséquence. Dans le cadre d’un concours international de la fondation Bill & Melinda Gates, l’Eawag a développé des W.-C. à la turque ne nécessitant ni canalisations, ni apport d’énergie externe. Dans ce système fermé autonome, l’eau est recyclée et les matières premières issues des excréments humains peuvent être transformées.

Fabriquer des W.-C. dotés d’un circuit d’eau fermé pour les bidonvilles, tel est l’objectif de Tove Larsen, responsable de projet à l’Eawag (photo: Michael Sieber, Langnau/Zürich).

On peut en voir le premier modèle à l’entrée de l’Eawag, à Dübendorf près de Zurich: un objet design, de plus de deux mètres de hauteur, en polyéthylène bleu. Un reportage télévisé l’a baptisé «le petit coin pour les pauvres». Dans son communiqué, l’Eawag a préféré le mode d’expression plus sobre des scientifiques: «Des chercheurs suisses inventent de nouvelles toilettes.» Cette innovation est une réponse à l’appel lancé par la fondation américaine Bill & Melinda Gates: «Reinvent the Toilet!» Pour sa solution, l’Eawag a reçu un prix de reconnaissance en 2012.

Environ 2,6 milliards d’êtres humains, soit une personne sur trois sur notre planète, n’ont pas accès à des toilettes hygiéniques. Les conséquences en sont des diarrhées et des maladies infectieuses, ainsi que des risques de contamination des eaux souterraines. En 2011, désireux de remédier à ces conditions indignes et sources potentielles de maladies, le fondateur de Microsoft et sa femme ont écrit à 22 universités et instituts de recherche pour les inviter à proposer des solutions. Les conditions du concours étaient exigeantes: les W.-C. devaient être utilisables dans les régions les plus pauvres du monde, sans canalisations ni apport d’énergie externe, et coûter au maximum cinq cents américains par jour et par personne. En outre, les toilettes devaient être intégrées dans un cycle de matières afin de transformer les précieuses matières premières contenues dans l’urine ou dans les fèces.

Des W.-C. à la turque, symboles de statut
Pour la responsable du projet, Tove Larsen, il était clair qu’une tâche d’une telle complexité ne pouvait être résolue que par une équipe interdisciplinaire. Ingénieure-chimiste spécialisée dans le génie des procédés dans le domaine des eaux usées, elle a donc réuni des chercheurs de différents départements de l’Eawag. L’Autrichien Harald Gründl, un designer très réputé qui conçoit habituellement des meubles ou des boutiques pour des clients comme Armani ou Bulthaup, s’est également joint à l’équipe. «Des toilettes esthétiques constituent un symbole de statut dans
les pays en voie de développement, déclare T. Larsen, et donc une bonne raison de les utiliser.» Cet aspect a valu au bureau de design viennois de H. Gründl EOOS et à l’Eawag le prix doté de

40 000 dollars US. Dans le certificat remis par la fondation Bill & Melinda Gates, il est mentionné: «Special recognition for outstanding design of a toilet user interface».

Derrière la jolie façade des W.-C. baptisés «Diversion» se cachent une science élaborée et le résultat de recherches poussées en matière de génie des procédés. Au laboratoire de l’Eawag, des essais de filtration de l’eau en circuit fermé ont été réalisés. La cave de l’institut de recherche abrite des installations d’essai destinées à produire de l’engrais à partir d’excréments humains. Afin que, dans ce système autonome, chaque composant joue son rôle, chaque pièce doit être parfaitement pensée et élaborée.

«La clé ici consiste à séparer l’urine et les matières fécales, explique Tove Larsen, c’est le seul moyen de parvenir à un recyclage efficace des matières premières tout en récupérant de
l’eau propre en circuit fermé.» La responsable de projet explique le principe de fonctionnement sur le modèle exposé. On dispose d’environ un à un litre et demi d’eau par utilisation. Cela doit suffire pour nettoyer les toilettes et permettre à l’utilisateur de se laver les mains dans un petit lavabo. Il y a également une douche à main pour une hygiène anale efficace. Grâce à cela, ces toilettes à séparation peuvent être utilisées dans toutes les cultures du monde.

Un circuit qui recycle l’eau
Tout ceci est rendu possible par une technique compacte. Lorsque l’utilisateur pompe de l’eau dans le réservoir des toilettes au moyen d’une petite pédale, l’eau usée est en même temps transportée dans un réacteur biologique de l’autre côté. L’eau s’écoule dans ce réacteur par gravité et traverse un filtre à membrane qui la purifie. Une électrolyse supplémentaire d’une électrode fonctionnant à l’énergie solaire assure que l’eau soit véritablement exempte de germes et puisse être réutilisée. «Disposer d’eau parfaitement hygiénique pour se laver les mains est essentiel, déclare Tove Larsen, en outre, ces toilettes peuvent être utilisées par les musulmans ou les hindous qui se servent d’eau pour l’hygiène anale.»

Mais comment s’en tenir aux cinq cents par jour et par personne prescrits par la fondation Gates? Ici également, l’équipe entourant Tove Larsen a trouvé des réponses. Les chercheurs ont
développé une logistique de transport sophistiquée, adaptée aux bidonvilles en plein essor dans les pays en voie de développement. Les toilettes y sont utilisées par deux familles et sont
vidées par un employé deux fois par semaine. «L’ensemble est un système modulaire composé de conteneurs de matières fécales et d’urine à fermeture automatique, qui peuvent être collectés efficacement avec un véhicule. De cette manière, la récupération est aussi sûre que les toilettes elles-mêmes sur le plan de l’hygiène», explique Tove Larsen, avant d’ajouter: «Nous avons également examiné des moyens de traiter l’urine et les matières fécales de manière décentralisée en vue d’obtenir des produits commercialisables comme de l’engrais ou du biogaz». Ainsi se referme également le cycle économique: des entrepreneurs locaux louent les toilettes aux familles des environs. L’acquisition et l’entretien des W.-C., qui coûtent 500 dollars
US, sont financés par la vente des produits en résultant.

Le projet passe maintenant à l’étape suivante. La fondation Gates a fait don d’un million de dollars pour le développement. Ces fonds vont permettre de réaliser un prototype qui doit être testé dans les bidonvilles de Kampala en Ouganda en avril 2014. «Si les résultats de ces essais sont positifs, nous passerons alors à la construction d’une petite série», conclut Tove Larsen.