Évaluation comparative des boues activées et de l’électrocoagulation pour l’élimination des microplastiques des eaux usées

Pourquoi de minuscules plastiques présents dans les eaux usées comptent pour la vie quotidienne

Chaque fois que nous lavons des vêtements, rinçons des contenants alimentaires ou utilisons des produits conditionnés en plastique, de minuscules morceaux de plastique trop petits pour être vus glissent dans l’évier. Ces « microplastiques » peuvent franchir les stations d’épuration et finir dans les rivières et les mers, où ils peuvent être ingérés par les poissons et revenir finalement dans nos assiettes. Cette étude pose une question simple mais importante : dans quelle mesure une station d’épuration urbaine typique élimine-t-elle ces particules, et une étape de traitement supplémentaire relativement simple peut-elle empêcher qu’une bien plus grande partie d’entre elles ne rejoigne l’environnement ?

De petits plastiques, un gros problème environnemental

Les microplastiques sont des fragments et des fibres plastiques de moins de cinq millimètres — souvent beaucoup plus petits. Ils proviennent de la dégradation des sacs et des bouteilles, du relargage de vêtements synthétiques lors du lavage et de petites billes jadis utilisées dans les produits de soin. Parce que le plastique se morcelle plutôt que de se biodégrader complètement, ces particules peuvent persister dans l’eau pendant des années. Elles peuvent être avalées par tout, du plancton aux poissons, transporter des produits chimiques et des métaux nocifs à leur surface, et héberger des communautés microbiennes, y compris des agents pathogènes potentiels. Les stations d’épuration occupent un point d’étranglement critique : elles traitent d’énormes volumes d’eaux usées et peuvent soit piéger ces particules, soit les rejeter dans les cours d’eau en aval.

Regarder de près une station de traitement réelle

Les chercheurs se sont concentrés sur une station d’épuration de la ville de Kafr Saad en Égypte qui utilise une méthode courante appelée boues activées, où des microbes décomposent la matière organique. Pendant un mois d’été, ils ont recueilli les eaux usées entrantes et l’eau finale traitée, puis ont traité les échantillons avec soin pour éviter d’ajouter des fibres contaminantes depuis le laboratoire lui‑même. Ils ont employé une digestion chimique pour éliminer les débris naturels, une séparation par densité pour séparer les plastiques des grains plus lourds, et des filtres fins pour capturer des particules jusqu’à moins d’un micromètre. Sous des stéréomicroscopes et des microscopes électroniques, ils ont compté et imagé les fragments, et utilisé des techniques infrarouges ainsi qu’une analyse élémentaire pour identifier les types de plastiques présents.

Performance du traitement actuel — et ses limites

Avant tout traitement, chaque litre d’eau entrante contenait environ 136 particules de microplastique, principalement des fibres fines et des fragments irréguliers de différentes couleurs. Après passage par les étapes standard de l’usine — y compris les bassins de décantation, l’aération avec les microbes et la désinfection — ce nombre est tombé à environ 23 particules par litre, soit une réduction d’environ 83 %. Si cela peut sembler impressionnant, cela signifie néanmoins que des millions de particules peuvent quitter l’usine chaque jour, en particulier les plus petites et les plus légères, les plus difficiles à retenir. Les empreintes chimiques de l’équipe ont montré que la plupart des particules étaient constituées de plastiques courants tels que le polyéthylène et le polypropylène, utilisés dans les emballages et les textiles, avec des quantités moindres de polyester, de polystyrène et d’autres polymères.

Ajouter de l’électricité pour agglomérer les plastiques

Pour vérifier si l’élimination pouvait être améliorée, les scientifiques ont testé une étape supplémentaire appelée électrocoagulation sur l’eau brute et sur l’eau déjà traitée. Dans cette méthode, des plaques métalliques simples sont immergées dans l’eau et un faible courant électrique est appliqué. Le métal se dissout lentement, libérant des particules chargées qui favorisent l’agglomération des microplastiques et d’autres contaminants en « flocs » plus gros qui flottent ou coulent et peuvent ensuite être séparés. Dans leur réacteur de laboratoire, en utilisant des plaques en aluminium et des conditions d’exploitation douces, la concentration dans les eaux usées prétraitées est tombée à environ 12 particules par litre et dans l’eau déjà traitée à seulement 2 particules par litre, correspondant à des efficacités d’élimination supérieures à 91 % — meilleures que le procédé conventionnel seul. La microscopie et l’analyse élémentaire ont confirmé que ce qui restait après cette étape était majoritairement des résidus inorganiques plutôt que du plastique.

Ce que cela signifie pour des eaux plus propres

Pour le grand public, le message clé est que même des stations d’épuration bien gérées continuent de rejeter des microplastiques, mais qu’un traitement électrique supplémentaire et relativement peu sophistiqué peut éliminer la plupart de ce qui s’en échappe. En favorisant l’agglomération des particules plastiques pour les faire se déposer, l’électrocoagulation transforme une brume difficile à capturer en masses plus grosses qui peuvent être gérées comme des boues. L’étude suggère que l’installation de cette étape après le traitement biologique habituel pourrait réduire sensiblement la pollution par les microplastiques se dirigeant vers les rivières et les mers, sans surcharger le système ni perturber les microbes qui assurent le traitement principal. Bien que des essais à l’échelle réelle soient encore nécessaires, cette approche combinée offre une voie prometteuse pour empêcher davantage de plastique d’atteindre les milieux aquatiques — et, en fin de compte, de contaminer notre alimentation et notre eau potable.

Citation: El-Ezaby, K.H., Abou Samra, R.M., Hamzawy, A.H. et al. Comparative evaluation of activated sludge and electrocoagulation for microplastics removal from sewage. Sci Rep 16, 9675 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41175-1

Mots-clés: microplastiques, traitement des eaux usées, électrocoagulation, boues activées, pollution des eaux usées