Que sont les traitement de l'eau ?
Le traitement de l'eau couvre l'ensemble des opérations chimiques et physiques nécessaires pour rendre l'eau utilisable : potabilisation (eau de boisson conforme directive 98/83/CE), épuration (eaux usées domestiques et industrielles avant rejet), traitement industriel (eaux de chaudière, eaux de refroidissement, eaux process). Les réactifs chimiques utilisés sont massifs : coagulants pour la décantation (PAC, FeCl₃, Al₂(SO₄)₃), floculants pour l'aggrégation (polyacrylamides PAM), désinfectants pour l'élimination microbienne (Cl₂, O₃, NaClO, ClO₂), anti-tartres pour limiter les dépôts calciques (polyphosphates, phosphonates), anti-corrosion pour protéger les canalisations.
La filière française des réactifs traitement de l'eau représente environ 550 000 tonnes par an pour 1,5 milliard d'euros de chiffre d'affaires en 2024. Les acteurs majeurs sont Veolia Water Technologies (Saint-Maurice, leader mondial), Suez WTS Water Technologies (Le Pecq, intégré au groupe Veolia depuis 2022), Kemira France (Stockholm-base, sites France pour distribution et logistique), BASF Water Solutions (Lampertheim et France, gammes Magnafloc, Zetag), Solvay (peroxyde d'hydrogène pour désinfection à Salindres), SNF Floerger (Andrézieux-Bouthéon, leader mondial polyacrylamides) et Arkema (réactifs minéraux).
Spécifications techniques et procédés de production
Chaque réactif est sélectionné selon le type d'eau à traiter, la qualité ciblée, le coût et la conformité aux directives sanitaires.
Familles de produits et caractéristiques
| Réactif | Composition | Application principale |
|---|---|---|
| Polychlorure d'aluminium PAC | Aln(OH)mCl(3n-m), basicité variable | Coagulation potabilisation, épuration |
| Chlorure ferrique FeCl₃ | Solution 40-42 % m/m | Coagulation eaux usées, déphosphatation |
| Sulfate d'aluminium Al₂(SO₄)₃ | Solution 8-15 % en Al₂O₃ | Potabilisation classique |
| Polyacrylamides PAM | Anioniques, cationiques, non-ioniques | Floculation boues activées, dépollution |
| Hypochlorite de sodium NaClO | 47-50 °chl, 12-14 % chlore actif | Désinfection eau potable, piscines |
| Chlore gazeux Cl₂ | Liquide pressurisé 99,5 % | Désinfection grandes stations |
| Dioxyde de chlore ClO₂ | Généré in situ ou solution stabilisée | Eau potable (alternatif chlore), industrie |
| Polyphosphates anti-tartres | STPP, hexamétaphosphate de sodium | Adoucissement, anti-corrosion réseaux |
Grades et conditionnements commerciaux
- Solutions liquides en cuves vrac 25 m³ : livraison camion-citerne pour stations >50 000 EH
- IBC 1 000 L : pour stations moyennes 5 000-50 000 EH
- Bidons et fûts 25-200 L : pour piscines, industries, petites stations
- Poudres en sacs 25 kg : polyacrylamides, charbons actifs, sulfates
- Pastilles ou granulés Cl actif : DCC, TCCA pour piscines collectives
Normes et réglementations
Les réactifs traitement de l'eau sont strictement encadrés par les directives européennes sanitaires et les autorisations sectorielles.
- Directive 98/83/CE (Eau Potable, refondue 2020/2184/UE) : qualité eau de consommation humaine
- NF EN 939 à 945 : normes spécifiques par type de réactif (Al, Fe, polymères, désinfectants)
- Code de la santé publique français : agréments ANSES pour produits contact eau potable
- Règlement Biocides UE 528/2012 (BPR) : autorisation pour produits désinfectants TP5 (eau potable), TP11 (refroidissement)
- NF EN 1276 : essai bactéricide en suspension
- NF EN 12915 : charbons actifs en grains et poudre pour eau potable
- REACH (CE 1907/2006) : enregistrement des composants
Procédés industriels détaillés
La production des réactifs combine la chimie inorganique (sels d'aluminium et de fer), la polymérisation (acrylamides), l'électrolyse (chlore-soude pour hypochlorite) et la calcination (charbons actifs).
1. Production des polychlorures d'aluminium (PAC)
Le PAC est synthétisé par hydrolyse partielle de l'aluminium métallique, du chlorure d'aluminium AlCl₃ ou de la soude alumineuse en présence d'acide chlorhydrique. La basicité (rapport OH/Al) est contrôlée entre 0,5 et 2,5 pour optimiser la performance coagulation. Sites : Kemira Helsingborg (Suède), Feralco Karlstad (Suède), USINE de polychlorures Wismar (Allemagne). En France, Kemira et Feralco distribuent.
2. Synthèse du chlorure ferrique FeCl₃
Le FeCl₃ est obtenu par chloration de la ferraille ou de l'oxyde de fer Fe₂O₃ par Cl₂ gazeux à 600-700 °C, puis dissolution dans l'eau pour donner la solution à 40-42 % m/m. Alternative : sous-produit de gravure de circuits imprimés (récupération industrielle). Producteurs : Kemira (Schwedt, Allemagne), Tessenderlo (Belgique), PVS Chemicals.
3. Polymérisation des acrylamides (PAM, polyacrylamides)
Les monomères acrylamide (AAm) et acide acrylique (AA) sont polymérisés en émulsion inverse (eau dans huile) avec amorceur radicalaire à 50-80 °C. Les copolymères anioniques (% AA croissant) servent à la floculation des boues. Les cationiques (avec triméthylaminoéthyl méthacrylate) servent à la déshydratation des boues organiques. SNF Floerger à Andrézieux-Bouthéon (Loire) est leader mondial avec une capacité >900 kt/an.
4. Production de l'hypochlorite de sodium et chlore
L'hypochlorite est produit par réaction Cl₂ + 2 NaOH → NaClO + NaCl + H₂O à 0-15 °C dans un réacteur à plateaux. Le titre est de 12-14 % chlore actif (47-50 °chl). Production sur sites Arkema (Pierre-Bénite), Kem One (Lavera, Saint-Auban), Solvay (Tavaux). Capacité française cumulée : 250 kt/an d'NaClO.
5. Activation des charbons actifs
Les matières premières (bois, coque de noix de coco, charbon, lignite) sont carbonisées sous atmosphère inerte à 600-900 °C, puis activées physiquement (vapeur d'eau, CO₂ à 900-1100 °C) ou chimiquement (H₃PO₄, KOH, ZnCl₂ à 400-700 °C). La surface spécifique atteint 700-1500 m²/g. Producteurs : Cabot Norit (Pays-Bas), Cecanorit, Jacobi Carbons. Consommation France : 25 kt/an.
Le marché français
La France produit environ 550 000 tonnes de réactifs traitement de l'eau pour 1,5 milliard d'euros de chiffre d'affaires en 2024. Le marché est porté par Veolia Water Technologies (premier opérateur mondial, sites France et international), Suez WTS (intégré Veolia depuis 2022), SNF Floerger (Andrézieux-Bouthéon, leader mondial polyacrylamides avec >900 kt/an de capacité), Kemira France (Stockholm-base, distribution France pour PAC et FeCl₃), BASF Water Solutions (Magnafloc, Zetag), Solvay (peroxyde H₂O₂ Salindres, NaClO Tavaux), Kem One (NaClO et Cl₂ Lavera), Arkema et les charbonniers Cabot Norit.
Les débouchés se partagent entre potabilisation eau potable (35 %, 18 000 stations en France traitant 5,5 milliards de m³/an), épuration des eaux usées domestiques (30 %, 22 000 STEP françaises traitant 9 milliards de m³/an), eaux industrielles process et refroidissement (20 %, raffineries, agroalimentaire, papeteries), piscines collectives et privées (5 %), industries spécifiques (eaux nucléaires, mines, lixiviats - 10 %).
La filière fait face à trois transformations majeures. Premièrement, le renforcement réglementaire : nouvelle directive eau potable 2020/2184/UE applicable janvier 2023 (renforcement métaux, micropolluants, perturbateurs endocriniens, microplastiques) ; directive ERU (Eaux Résiduaires Urbaines) en révision 2024 (extension aux <2 000 EH, inclusion micropolluants pharmaceutiques). Deuxièmement, l'élimination des micropolluants (médicaments, pesticides, PFAS) impose le déploiement à grande échelle de charbons actifs et procédés d'oxydation avancée (POA, ozone-H₂O₂). Troisièmement, le verdissement des coagulants avec l'émergence de coagulants biosourcés (Moringa oleifera, tannins) et la limitation des polyacrylamides résiduels.
Applications et débouchés industriels
Les réactifs français équipent l'ensemble du secteur de l'eau en France et à l'international.
- SEDIF (Syndicat des Eaux d'Île-de-France) : usine de Choisy-le-Roi 1 800 000 m³/jour, PAC + ozone + charbon actif
- SIAAP (Syndicat Interdépartemental Assainissement Agglomération Parisienne) : 6 STEP dont Seine Aval (1,7 Mm³/jour)
- Eaux du Grand Lyon : usines Croix-Luizet et Crépieux-Charmy, captage Rhône
- Marseille Provence Métropole : usine de Sainte-Marthe, désinfection ClO₂
- Industrie laitière (Lactalis, Sodiaal) : prétraitement effluents par coagulation FeCl₃ + flottation
- Raffineries (TotalÉnergies Donges, Gonfreville) : eaux strippage, traitement biologique + charbon actif
Questions fréquentes
Pourquoi utilise-t-on l'aluminium ou le fer pour coaguler l'eau ?
Les sels d'aluminium (PAC, sulfate) et de fer (FeCl₃) en solution s'hydrolysent et forment des hydroxydes Al(OH)₃ et Fe(OH)₃ chargés positivement. Ces particules neutralisent la charge négative des matières en suspension et colloïdales (argiles, matières organiques) et les agglomèrent en flocs visibles décantables. Le PAC moderne, plus polymérisé, est plus efficace que le sulfate classique (dose réduite de 30-50 %) et produit moins de boues. Le FeCl₃ est utilisé en eaux usées pour son pouvoir déphosphatant supplémentaire (précipitation FePO₄).
Quelle différence entre coagulant et floculant ?
Le coagulant (sel métallique : Al, Fe) déstabilise les charges électriques des particules et forme des micro-flocs. Le floculant (polyacrylamide longue chaîne) ponte ces micro-flocs en macroflocs visibles et facilement décantables. Les deux sont utilisés en série dans les stations : injection de coagulant + agitation rapide (1 min, 200 tr/min) puis injection de floculant + agitation lente (15 min, 30 tr/min). Le couplage optimise la qualité d'eau traitée et minimise les boues.
Le chlore et l'ozone sont-ils dangereux dans l'eau potable ?
Le chlore résiduel (0,1-0,5 mg/L en sortie de réseau) est sûr et obligatoire en France pour limiter le développement bactérien dans les canalisations. Cependant, il peut former des sous-produits de désinfection (THM trihalométhanes, AHA acides haloacétiques) potentiellement cancérogènes à forte exposition. La directive 98/83/CE limite les THM totaux à 100 µg/L. L'ozone (O₃) est plus oxydant mais ne laisse pas de résiduel ; il est souvent suivi d'une filtration sur charbon actif pour éliminer les sous-produits (bromates, aldéhydes). Le ClO₂ (dioxyde de chlore) produit moins de THM mais des chlorites (limite 700 µg/L).
Comment éliminer les PFAS et les micropolluants pharmaceutiques de l'eau ?
Les PFAS (per- et polyfluoroalkylées substances) et résidus de médicaments ne sont pas éliminés par les filières classiques (coagulation-décantation-chlore). Trois technologies sont déployées : (1) Charbon actif en poudre PAC (15-50 mg/L) ou en grains GAC (filtres lit fixe régénérables tous les 6-18 mois) ; (2) Procédés d'oxydation avancée POA (ozone + UV ou ozone + H₂O₂) qui dégradent les molécules récalcitrantes ; (3) Membranes ultrafiltration et osmose inverse pour rétention physique. Le coût de traitement augmente de 0,05 à 0,30 €/m³ d'eau.
Combien coûtent les réactifs dans une station d'eau potable ?
Le coût des réactifs représente 15-25 % du coût d'exploitation total d'une station d'eau potable. À titre indicatif : PAC 18 % Al₂O₃ : 250-400 €/t ; chlorure ferrique 41 % : 200-350 €/t ; polyacrylamide cationique : 4 000-7 000 €/t (mais dose <5 mg/L) ; hypochlorite Na 47 °chl : 200-400 €/t ; ozone : produit in situ via ozoneur électrique 8-15 kWh/kg ozone ; charbon actif en grains : 1 800-3 500 €/t. Le coût moyen total de traitement est de 0,30 à 1 €/m³ d'eau potable produite.
Comment référencer mon usine de réactifs traitement de l'eau ?
Le référencement sur Usine de France est gratuit pour toutes les usines françaises de production de réactifs eau conformes à la directive 98/83/CE et règlement Biocides BPR si applicable, avec agrément ANSES pour contact eau potable. Cliquez sur « Référencer mon usine », validation sous 48 h ouvrées.