Fiche Résumé 12-AEP-06

Le plomb dans l’essence était utilisé pour augmenter l’indice d’octane du carburant et ainsi améliorer sa combustion et réduire les émissions de polluants. Les pots catalytiques mis en service dans les années 1990 ont aussi pour rôle d’améliorer la combustion mais leur utilisation est incompatible avec celle du plomb qui a alors été abandonné. Le méthyl ter-buthyl éther (MTBE) et l'éthyl tertio-butyl éther (ETBE) sont des composés oxygénés utilisés aujourd’hui en substitution du plomb dans l'essence. Le MTBE est utilisé pour la première fois dans les années 1970 aux USA. L’ETBE, produit à partir de l’éthanol, est préconisé par les gouvernements européens dans les années 1990 en remplacement du MTBE créant ainsi une nouvelle opportunité pour l’agriculture française et espagnole. L’ETBE a une volatilité plus faible et un indice d'octane plus élevé que le MTBE.

Le MTBE et l’ETBE sont très solubles dans l'eau, bien plus que les autres hydrocarbures, et par conséquent, atteignent rapidement les nappes phréatiques en cas de pollution accidentelle. En outre, ils sont très peu biodégradables. Les eaux superficielles peuvent également être contaminées par de l'essence non brûlée relâchée par des bateaux. Le bassin Seine-Normandie, avec une forte densité d'infrastructures routières et fluviales (risque de pollution accidentelle lié au transport), une forte activité industrielle avec notamment ses raffineries et stockages d'hydrocarbures dans l'estuaire de la seine et une forte densité démographique (nombreuses stations service) apparaît comme potentiellement exposé à ce risque de pollution.

Des cas de pollution à l'ETBE ont été signalés en France en 2009 et les concentrations retrouvées dans l'eau potable étaient relativement élevées avec pour conséquence le dégagement d'une très forte odeur (l'odeur apparaît à des seuils beaucoup plus faibles que les seuils de toxicité). Par ailleurs, l'association Robin des Bois a recensé une centaine d'épisodes, de différentes ampleurs, de contamination par des hydrocarbures avec une forte concentration dans la zone francilienne (accident de transport) et dans l'estuaire de la Seine (raffineries du Havre).

Aucune réglementation n'existe à ce jour sur le MTBE et sur l'ETBE en France mais des propositions sont en cours. Les données disponibles sur le MTBE montrent que les procédés conventionnels de traitements ont une efficacité limitée pour l'éliminer. En revanche, très peu de données sont fournies par la littérature concernant l'ETBE plus récent mais la problématique risque d'être identique étant donné que les deux composés ont des propriétés physico-chimiques similaires.

L'objectif du projet est donc de proposer des recommandations sur les bonnes pratiques de traitement. Pour cela, trois axes sont investigués :
- Evaluation des performances des méthodes d'analyse existantes et proposition d'améliorations éventuelles,
- Détermination du niveau de traitement nécessaire pour éviter les problèmes de goût et d'odeurs (définition du seuil de détection gustative et olfactive),
- Evaluation des performances des procédés conventionnels de traitement (stripping, charbon actif, oxydation avancée) et proposition éventuelle de technologies innovantes (biodégradation, pervaporation).

Des données ont déjà été collectées dans le cadre de cette étude qui ont fait l’objet de trois rapports sur : une analyse bibliographique recensant les principales techniques de traitement du MTBE utilisées à ce jour aux USA (stripping, CAG, oxydation avancée) ; un retour d’expérience des installations de production d’eau potable française confirmant l’analyse bibliographique sur la meilleure performance du stripping par rapport au CAG ; la possibilité d’un recours aux traitements membranaires.

La biodégradation, étudiée dans le cadre du troisième axe de cette étude, semble être une alternative devant le coût énergétique que peut représenter la meilleure des techniques conventionnelles existante qu’est le stripping et qui de plus est non performant pour des contaminations au-delà de 10-20 µg/L. Les essais de biodégradation, réalisés en laboratoire sur une eau de Seine dopée à 200 µg/L, montrent que les cinq souches (Aquincola tertiaricarbonis, Mycobacterium austroafricanum, Rhodococcus ruber, Rhodococcus wratislaviensis, Rhodococcus aetherivorans) fournies par l’IFPEN (Institut Français du Pétrole Energies Nouvelles) sont aptes, en consortium bactérien, à dégrader l’ETBE, le MTBE ou le TBA (composé intermédiaire de transformation) dans des conditions compatibles avec les conditions de terrain (15 à 25 min de temps de contact). La mise en oeuvre sous forme de consortium bactérien a été réalisée pour obtenir une action complémentaire des cinq souches différentes qui ont à la base des affinités plus ou moins grandes pour chacun des polluants investigués. L’ETBE est dégradé plus rapidement que le MTBE mais en contre-partie demande une plus grande exigence de traitement car son seuil de perception est plus bas (1 µg/L contre 15 µg/L). Il a été difficile de mettre au point un consortium performant et de maintenir sa capacité de dégradation.

Des essais sur de plus longues périodes seraient à réaliser pour s’assurer de la persistance des souches et/ou de leur performance sur des échantillons d’eau naturelle (compétition entre populations bactériennes, autres sources de carbone). Il serait également nécessaire d’évaluer si la dégradation des composés oxygénés va jusqu’à la minéralisation (composé complètement dégradé en CO2 et H2O) ou si la biotransformation aboutit à un intermédiaire de réaction plus ou moins toxique qui peut alors s’accumuler dans le milieu. A l’issu des derniers tests, deux systèmes pourraient être envisagés pour l’industrialisation du procédé : le bioréacteur à membrane (BRM) ou le biofiltre.