L’Eawag et le canton de Bâle­-Campagne étudient ensemble les problèmes et les défis liés à l’approvisionnement en eau et mettent au point des concepts et des solutions concrètes destinées à assurer la qualité de l’eau potable à l’avenir. Les résultats du projet «Ap­provisionnement en eau régionale de Bâle­-Campagne 21» serviront de modèle pour d’autres régions de Suisse.

Tony Merle, postdoc de l’Eawag, le Dr Adrian Auckenthaler et le prof. Urs von Gunten (de g. à d.) examinent le système de commande du processus de l’installation pilote.

Le canton de Bâle-Campagne (BL) se caractérise par des terrains karstiques utilisés pour l’agriculture, par des structures d’habitat urbaines dans les vallées et par un long passé industriel de l’agglomération bâloise. «Cet environnement a une grande influence sur la qualité de l’eau potable, mais aussi sur la structure et la collaboration entre les services d’approvisionnement en eau», explique Adrian Auckenthaler, le directeur en charge de l’eau et de la géologie à l’office pour la protection de l’environnement et l’énergie du canton de BL. Il dirige ce projet avec le professeur Urs von Gunten, le directeur du groupe Chimie de l’eau potable et du Centre de compétence pour l’eau potable de l’Eawag ainsi que du Laboratoire pour le traitement et la qualité de l’eau (LTQE) de l’EPFL à Lausanne. A ce projet, lancé en mars 2013 pour une durée de trois ans, participent non seulement l’Eawag et le canton de BL, mais aussi les universités de Bâle et de Berne.

Des germes dans l’eau de source

Le sous-sol karstique des régions rurales possède de très mauvaises propriétés de filtrage. «On sait depuis longtemps que les sources karstiques provoquent régulièrement des problèmes», dit Adrian Auckenthaler. Surtout en cas de fortes pluies, l’eau devient trouble et se charge de microorganismes. En matière de contrôle continu de la qualité de l’eau potable, c’est principalement la turbidité qui a été mesurée jusque-là. Si elle augmente, cela dénote la présence de plus de germes. A l’aide d’un cytomètre de flux développé à l’Eawag, les experts peuvent mesurer les bactéries en permanence. «Cela nous permet de mesurer à haute résolution la dynamique des populations de bactéries dans l’eau de source», explique l’expert. Les études de cas réalisées sur des sources sélectionnées fournissent des résultats extrapolables à d’autres endroits. «Toutes les sources karstiques réagissent partout de la même façon, même s’il faut plus ou moins de temps après une forte pluie avant que le nombre de germes et la turbidité n’augmentent», dit Adrian Auckenthaler.

Mais ces mesures sont chères et doivent être interprétées par des experts. «Beaucoup de petits services d’approvisionnement en eau ne peuvent pas se permettre une infrastructure aussi chère», dit Urs von Gunten. Un transfert de savoir-faire de l’Eawag vers l’office pour la sécurité alimentaire et vétérinaire de BL est cependant destiné à établir la nouvelle méthode de mesure.

Les données collectées avec le cytomètre de flux sur une période plus longue auprès de certains services d’approvisionnement en eau du canton de Bâle-Campagne montreront si le traitement de l’eau, généralement une désinfection UV en une étape, suffit. «La désinfection UV est très efficace», explique Urs von Gunten. «Si elle est faite correctement, l’eau potable est parfaitement hygiénique.» Après une précipitation, des bactéries peuvent toutefois se cacher dans l’eau trouble et passer sans dommage au travers du système. Un deuxième niveau de sécurité constitué d’un filtre garantirait alors la propreté de l’eau. Mais ce système exige des investissements et des coûts de personnel élevés que toutes les communes ne peuvent pas se permettre.

Du fleuve au verre

Pour des raisons de rendement, beaucoup de captages d’eau potable ont été réalisés près d’un fleuve. Cet avantage quantitatif présente des risques qualitatifs, d’autant plus évidents lorsque le fleuve est contaminé. Dans ce cas, qui se présente aussi régulièrement dans le canton de BL, il faut arrêter les captages et alimenter les consommateurs par des approvisionnements voisins ou des citernes.

L’infiltration de l’eau fluviale par temps sec et lors de précipitations est mesurée sur trois sites modèles. «Nous avons trouvé dans les fleuves et dans les nappes phréatiques un grand nombre de médicaments, de produits chimiques de ménage et de pesticides», explique Adrian Auckenthaler. Les concentrations sont généralement faibles, de l’ordre de quelques nanogrammes par litre, et nettement inférieures aux limites légales. Malgré tout, ces matières sont indésirables dans l’eau potable.

Pour comprendre les systèmes, des modèles de nappes phréatiques ont été développés dans les sites retenus. Ces modèles permettent de décrire la manière dont les anciennes eaux souterraines régionales et les eaux fluviales d’infiltration récentes se mélangent. «Cela permet de mieux gérer l’eau et de protéger les captages d’eau potable dans les situations critiques», explique Urs von Gunten.

Utilisation de l’eau potable en milieu urbain

Le Hardwald à Muttenz, entouré d’industries, d’une gare de marchandises et d’un parc de citernes, est un espace récréatif très apprécié par les promeneurs, les joggeurs et les propriétaires de chiens. C’est aussi de là que provient l’eau potable qui alimente plus de 130 000 consommateurs de Bâle-Campagne et de la ville de Bâle. C’est pourquoi de l’eau du Rhin tout proche est ajoutée aux eaux souterraines. Après un prétraitement dans un filtre à sable, on laisse l’eau du Rhin s’infiltrer dans des fossés et des étangs. Le passage au travers du sol filtre les microorganismes et les composés traces. 30 sources d’eau potable amènent à la surface le mélange d’eaux souterraines et d’eaux fluviales infiltrées.

«La sécurité de l’eau potable dans le Hardwald dépend largement de l’infiltration artificielle d’eau du Rhin», résume Urs von Gunten. Le barrage en remblai à eaux souterraines de quelque deux kilomètres de long ainsi formé constitue une barrière hydraulique qui empêche les polluants des alentours de pénétrer dans le Hardwald. Afin d’optimiser la gestion de l’eau dans cette zone géologiquement complexe composée d’un aquifère de rochers, de graviers et de nombreux captages d’eaux souterraines industriels, les experts développent un modèle des eaux souterraines. «Nous tentons de déterminer quelle quantité d’eau il faut infiltrer et où il faut l’infiltrer pour l’approvisionnement en eau potable», dit Adrian Auckenthaler. «D’une manière générale, nous avons constaté que les sources situées sur le côté ouest sont moins bien protégées que celles au centre.»

Avec l’infiltration d’eaux du Rhin pour le remblai, de nouveaux polluants pénètrent dans le Hardwald. «Le Rhin à Bâle évacue 70% de l’eau hors de la Suisse et donc aussi quelque 70% des eaux usées purifiées», écrivent les experts dans un rapport. Les eaux du Rhin contiennent donc aussi de nombreux composés traces critiques. Du point de vue de l’ingénieur, la construction du remblai n’est pas une solution optimale, ajoute Urs von Gunten: «Il faut infiltrer pratiquement deux fois plus d’eau.» C’est pourquoi les experts vérifient aussi s’il ne serait pas plus judicieux de traiter directement les eaux du Rhin. Urs von Gunten: «L’infiltration a différents effets positifs, indiquent les mesures. Sur quelque 130 composés traces trouvés dans le Rhin, seuls 50 subsistaient après le passage dans le sol. Et, alors que l’eau du Rhin contient quelque deux milligrammes de matières organiques par litre, il n’en reste plus qu’un demi milligramme par litre après l’infiltration. De plus, l’infiltration équilibre les différences de température saisonnières.»

«Depuis décembre 2013, il y a un filtre à charbon actif dans le Hardwald», explique Adrian Auckenthaler. Ce filtre retient bien les substances indésirables restantes, mais pas toutes. «De plus, en cas d’accident ou de rejet non autorisé dans les eaux de surface du bassin versant rhénan, il se peut que le Rhin présente des concentrations élevées de composés traces», écrivent aussi les experts en évoquant des exemples concernant des tensioactifs polyfluorés ou le rejet de biocides par la centrale nucléaire de Leibstadt. Dans le cadre du projet commun, ils vérifient maintenant comment les eaux pourraient être traitées encore plus efficacement.

Du laboratoire à la pratique

«Nous testons un procédé à deux étapes, une combinaison de charbon actif et d’oxydation plus poussée», explique Urs von Gunten. Tandis que le charbon actif filtre des substances de l’eau, l’oxydation transforme les composés traces toxiques. Un procédé traditionnel utilise la force d’oxydation de l’ozone. Mais du bromate peut alors apparaître comme sous-produit du bromure. Or le bromate est considéré comme potentiellement cancérigène. «Dans un nouveau procédé utilisant l’ozone développé dans le laboratoire, la formation de bromate indésirable peut être évitée sans perte d’efficacité dans l’élimination des composés traces», explique l’expert en eau potable. Une installation pilote installée à côté du filtre à charbon actif dans le Hardwald est appelée à démontrer que la nouvelle forme d’oxydation poussée fonctionne aussi bien  à grande échelle qu’en laboratoire. «Cela se présente très bien», résume Urs von Gunten.

Favoriser la collaboration régionale

La Suisse compte plus de 3000 services d’approvisionnement en eau. Dans le canton de BL, il y en a 95, plus qu’il n’y a de communes. Les petits services d’approvisionnement en eau ont du mal à accomplir leurs tâches et à relever leurs défis seuls. «C’est pourquoi le canton aspire à une collaboration renforcée», souligne Adrian Auckenthaler. Dans le sous-projet social réalisé par des chercheurs de l’Eawag et de l’Université de Berne, les objectifs et les défis sont examinés du point de vue des acteurs et les préférences de ces derniers déterminées dans la collaboration. Il s’agit de répondre à la question de savoir quelles structures organisationnelles permettront au mieux de relever les défis et quelles restructurations seront nécessaires pour atteindre les objectifs politiques.

D’une manière générale, les acteurs souhaitent eux aussi une collaboration plus étroite. Ils reconnaissent au canton un rôle actif dans le conseil aux services d’approvisionnement en eau. «C’est réjouissant», dit Adrian Auckenthaler, «mais à l’avenir, à cause de la pression croissante en faveur de l’exploitation des zones de pro-tection des nappes phréatiques restantes et des restrictions qua-litatives, il faudra inévitablement abandonner des sources d’eau potable menacées et collaborer au plan régional».

Des impulsions pour les services d’approvisionnements en eau

Les résultats du projet «Approvisionnement en eau régionale de Bâle-Campagne 21» doivent servir à l’ensemble de la Suisse. Car, avec ses zones agricoles vallonnées et sa région urbaine très industrialisée, le canton de BL est une sorte de Suisse miniature», dit Urs von Gunten. «Dans le domaine de l’approvisionnement en eau, l’on y retrouve tous les types de ressources de la Suisse». On pourrait donc déduire de cet exemple des principes fondamentaux qui seraient facilement transposables à d’autres systèmes. «Voilà pourquoi ce projet est si important.»