Des stratégies rentables peuvent réduire les besoins en eau et en énergie du traitement des eaux usées en Chine d’ici 2035

Pourquoi cela compte pour l’eau et l’électricité

Les villes modernes dépendent de vastes stations d’épuration pour nettoyer les eaux usées avant qu’elles ne retournent aux rivières, lacs et côtes. Pourtant, ce service essentiel consomme en silence d’énormes quantités d’eau et d’électricité. Dans un pays aussi vaste et en forte croissance que la Chine, même de petites améliorations dans la conception et l’exploitation des usines peuvent se traduire par des économies massives. Cette étude pose une question simple mais urgente : la Chine peut-elle traiter davantage d’eaux usées, respecter des normes de pollution plus strictes et réduire en même temps sa consommation d’eau et d’énergie — sans se ruiner ?

Suivre l’eau et l’énergie du début à la fin

Les chercheurs ont rassemblé des informations détaillées sur 90 projets réels et plus de 10 000 stations d’épuration urbaines à travers la Chine. Ils ont retracé l’utilisation de l’eau et de l’énergie sur l’ensemble de la vie d’une station — depuis le coulage du béton et l’installation des équipements, jusqu’à l’exploitation quotidienne et la démolition éventuelle. Cette vue « du berceau à la porte » montre non seulement combien d’électricité consomment les pompes et les aérateurs, mais aussi combien d’eau est nécessaire pour construire les installations et quelle énergie cachée est incorporée dans les produits chimiques et les matériaux. Tous les résultats sont exprimés par mètre cube d’eaux usées traitées, ce qui permet de comparer technologies et régions sur la même base.

Quelles méthodes de traitement consomment le moins

La Chine s’appuie sur plusieurs méthodes biologiques de traitement qui diffèrent par l’organisation des bassins et la façon dont l’oxygène est fourni aux microbes qui dégradent la pollution. L’équipe a relevé d’importantes différences dans les « empreintes » de ces méthodes. En moyenne, les systèmes à filtre biologique présentaient la consommation d’eau et d’énergie la plus faible par unité d’eaux usées, tandis qu’une technologie flexible connue sous le nom de boues activées continues affichait les valeurs les plus élevées et la plus grande dispersion entre stations. Les procédés avancés qui retirent davantage d’azote et de phosphore utilisaient généralement plus de ressources que les procédés plus simples, mais certains nouveaux concepts, comme le système Linpor, montraient des besoins en eau et en énergie prometteur-sement faibles. Toutes méthodes confondues, la majeure partie de la consommation d’eau intervient pendant la construction, tandis que l’essentiel de l’énergie est consommé en phase d’exploitation, principalement pour l’aération et le mélange.

Des schémas régionaux à l’échelle d’un vaste pays

En reliant les empreintes des procédés au mix technologique réel utilisé dans chaque ville, les auteurs ont cartographié la variation de consommation des ressources à travers la Chine. Les provinces du centre et de l’est affichaient les empreintes moyennes les plus élevées, reflétant leur forte dépendance à des procédés énergivores et leurs importants volumes de traitement. Les provinces du nord-est, en revanche, avaient tendance à utiliser légèrement moins d’eau et d’énergie par mètre cube. Les régions dépendantes des nappes phréatiques et celles aux ressources en eau limitées montraient souvent des empreintes plus faibles, probablement parce que l’augmentation des coûts de pompage et des politiques strictes poussent les services publics vers des conceptions plus efficaces. Les zones où l’eau est abondante, et où les eaux domestiques sont plus diluées, nécessitaient paradoxalement plus d’énergie par unité de pollution éliminée. Les facteurs sociaux comptaient aussi : les lieux où la gestion des excréta en dehors du réseau séparé est meilleure demandaient des traitements moins intensifs, tandis que les investissements dans des usines de réutilisation haut de gamme avaient tendance à augmenter la consommation électrique même lorsque l’usage total de l’eau ne variait pas beaucoup.

Tester différents futurs pour 2035

La charge d’eaux usées et l’utilisation totale des ressources en Chine ont fortement augmenté depuis 2009 à mesure que la couverture du traitement s’étendait et que les normes de pollution se durcissaient, les empreintes hydrique et énergétique triplant environ d’ici 2022. Pour explorer les évolutions possibles, les auteurs ont construit des scénarios qui reconfigurent les technologies de traitement selon différents objectifs : réduire les coûts, maximiser l’élimination de la pollution, diminuer les empreintes eau et énergie, ou les équilibrer. Ils ont ensuite projeté la capacité des stations jusqu’en 2035 en se basant sur les tendances démographiques. Dans le scénario d’optimisation le plus ambitieux, les provinces remplacent les procédés moins efficaces par des options mieux performantes adaptées aux conditions locales. Ce paquet réduit l’empreinte hydrique nationale d’environ 16 % et l’empreinte énergétique d’environ 26 % par rapport au maintien des tendances actuelles, tout en conservant l’élimination de l’azote stable et en améliorant légèrement celle du phosphore. Les dépenses supplémentaires requises restent inférieures à 8 % des coûts totaux de traitement, et dans certaines régions, des choix plus intelligents réduisent même les coûts d’exploitation.

Ce que cela signifie pour la vie quotidienne

Pour les non-spécialistes, le message est simple : il est possible d’épurer les eaux usées de manière rigoureuse, de protéger les rivières et de réaliser en même temps des économies substantielles d’eau et d’électricité. D’ici 2035, on s’attend à ce que les stations de traitement chinoises consomment chaque année des dizaines de milliards de kilogrammes d’eau et des dizaines de milliards de kilowattheures d’électricité. Les stratégies décrites dans cette étude pourraient réduire d’environ un quart cette demande tout en maintenant une haute qualité de l’eau traitée. Parce que l’analyse relie les choix technologiques aux coûts réels et aux conditions régionales, elle offre une feuille de route pratique pour les urbanistes et les services publics — non seulement en Chine mais aussi dans d’autres pays confrontés à une croissance rapide et à des contraintes hydriques et climatiques — pour moderniser leurs systèmes d’assainissement de manière plus propre, moins coûteuse et plus durable à long terme.

Citation: Han, S., Jones, E.R., Yin, T. et al. Cost-effective strategies can reduce water and energy requirements in China’s wastewater treatment by 2035. Nat Commun 17, 3390 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70159-y

Mots-clés: traitement des eaux usées, empreinte hydrique, consommation d’énergie, infrastructures en Chine, services publics durables