Réflexions est une série d’articles mensuels rédigés par Nicola Crawhall, directrice générale du Réseau canadien de l’eau (RCE). Cette série s’adresse aux décideurs confrontés à des défis complexes liés à l’eau. Elle aide les dirigeants à anticiper les changements et à prendre des décisions éclairées qui façonneront l’avenir de l’eau au Canada.

Le mois dernier, j’ai écrit sur la valeur potentielle des eaux usées pour le chauffage et la climatisation des bâtiments. Ce mois-ci, je continue de me concentrer sur la valeur des eaux usées, mais sous un angle différent : leur potentiel en tant que source d’engrais.

Une pénurie mondiale d’engrais, provoquée en partie par le blocus du détroit d’Ormuz, fait grimper les coûts et limite l’alimentation alors que les agriculteurs se préparent pour la saison des semis de printemps. En conséquence, la sécurité alimentaire mondiale de certains des pays les plus pauvres est menacée.

Le blocus affecte 20 % du commerce mondial d’engrais phosphatés et plus de 40 % de celui de l’ammoniac, ce qui a des répercussions à la fois sur les engrais azotés et phosphatés. Une grande partie de cet approvisionnement est généralement destinée à l’Asie du Sud. Les agriculteurs indiens réduisent déjà leur utilisation d’engrais en raison des pénuries d’alimentation, ce qui entraînera une baisse des rendements.

Le prix des engrais importés au Canada est également affecté par la guerre. Le Canada produit directement certains composants d’engrais. Ceux que nous ne produisons pas sur place sont importés, principalement des États-Unis. Si les ruptures d’alimentation ne constituent pas un problème majeur dans ce domaine, les hausses de prix touchent sans aucun doute durement les agriculteurs canadiens.

On observe des hausses de prix pour des composants tels que les phosphates, une matière première essentielle pour les engrais à base de phosphate. Le coût des phosphates fluctue depuis la pandémie de COVID-19. L’année dernière, le phosphate naturel coûtait 420 dollars la tonne. Avec le blocus du détroit d’Ormuz, le prix s’élève désormais à 700 dollars la tonne, soit une hausse de 60 %.

Une telle flambée des prix n’est pas viable. Plus important encore, il ne s’agit pas d’un problème temporaire qui se résoudra de lui-même une fois que les tensions géopolitiques se seront apaisées. Même sans le conflit au Moyen-Orient, la sécurité alimentaire est menacée. Le phosphore est une ressource non renouvelable, et les estimations actuelles suggèrent que les réserves mondiales de roche phosphatée pourraient être épuisées d’ici 50 à 100 ans. Si cela se produit, les conséquences pour la production alimentaire mondiale seraient graves.

Il est d’une importance capitale de garantir une source fiable de phosphore. Le Canada a reconnu l’importance du phosphore en tant que ressource essentielle pour la sécurité alimentaire et la transition vers une économie à faibles émissions de carbone. Il a été ajouté à la liste nationale des minéraux critiques de 2024, ce qui lui confère une priorité pour bénéficier d’un soutien fédéral.

Que peut-on faire pour réduire les coûts et augmenter l’alimentation à court terme ? Les boues d’épuration peuvent faire partie de la solution. La matière organique étant essentielle à la santé à long terme des sols, les engrais dérivés des eaux usées, riches en nutriments et en matière organique, sont très recherchés par les agriculteurs.

Outre les préoccupations liées aux coûts et à l’alimentation, une autre raison convaincante de convertir les eaux usées en engrais est leur empreinte carbone réduite. La production d’engrais minéraux est très gourmande en énergie et constitue une source majeure d’émissions de gaz à effet de serre (GES). À l’échelle mondiale, ce secteur contribuerait à hauteur de 2 % aux émissions de GES (source). Au Canada, les émissions combinées de GES des industries des engrais chimiques et de l’ e sont estimées à 21 millions de tonnes (Mt) ; cela en fait le plus grand émetteur parmi les industries lourdes, à l’exclusion des secteurs pétrolier et gazier. Fertilizer Canada et Clean Energy Canada ont tous deux reconnu la nécessité de rechercher des voies vers une production d’engrais à plus faible empreinte carbone au Canada.

Malgré ces avantages évidents, le public s’inquiète depuis longtemps de l’épandage de biosolides sur les cultures et du risque que les contaminants présents dans ces biosolides ne se retrouvent dans les aliments que nous consommons et dans l’environnement.

Par l’intermédiaire du groupe de partage stratégique du Réseau canadien de l’eau sur la gestion des biosolides, nous avons mis en avant les approches adoptées par certains membres de notre Consortium canadien sur les eaux municipales pour répondre à ces préoccupations. Au moins trois procédés de transformation des eaux usées en engrais sont actuellement utilisés au Canada et pourraient garantir au pays un accès continu à des sources essentielles de phosphore.

Procédé de granulation

La station d’épuration des eaux usées d’Ashbridges Bay, à Toronto, en est un exemple. Depuis plus de 20 ans, la technologie de granulation de Veolia transforme les boues d’épuration en granulés d’engrais commerciaux riches en nutriments, appelés Nutri-Pel. Veolia vend environ 25 000 tonnes métriques de Nutri-Pel par an aux agriculteurs de l’Ontario. Ce produit coûte 25 à 35 % moins cher que les engrais conventionnels à base de phosphate monoammonique (MAP) tout en offrant la même teneur en nutriments. Il apporte également des oligo-éléments et de la matière organique au sol, ce qui améliore la santé des sols.

Le processus de granulation est strictement un processus de séchage à haute température qui élimine l’eau et les composés volatils des boues teeu par évaporation. Le processus repose en grande partie sur un traitement en amont. Néanmoins, le chauffage à des températures plus élevées présente certains avantages : mieux l’usine en amont contrôle le processus, meilleure et plus homogène est la qualité de l’engrais. Avec sa forte population, Toronto dispose d’un flux d’eaux usées entrant bien mélangé. Ses règlements stricts en matière d’utilisation des égouts assurent un niveau important de contrôle des sources de contamination, ce qui se traduit par des biosolides homogènes et un produit final à haute teneur en nutriments pour le client final.

Nutri-Pel fait l’objet de tests toutes les deux semaines pour vérifier sa teneur en nutriments, en métaux et en agents pathogènes. Il répond aux exigences de la Loi sur les engrais du Canada. Les agents pathogènes sont entièrement éliminés lors du processus de granulation. De plus, le produit est testé tous les six mois pour vérifier sa teneur en SPFA afin de garantir sa conformité à la réglementation de l’Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA). À Toronto, la teneur en SPFA est bien inférieure à celle fixée par le règlement T-4-132 de l’ACIA pour les engrais et les biosolides vendus ou importés au Canada.

Cristallisation de la struvite

Un autre exemple canadien d’engrais dérivé des eaux usées vient de la société Ostara, basée à Vancouver, qui récupère les nutriments par un processus de cristallisation de la struvite pour produire l’engrais Crystal Green Pearl®. Ce processus permet d’obtenir un engrais non soluble dans l’eau, la struvite, par cristallisation sélective à partir de flux secondaires d’eaux usées. Cela garantit que le granulé est constitué d’ions dissous spécifiques (magnésium, ammonium, phosphate) plutôt que d’un captage en vrac du flux d’eaux usées. En conséquence, les contaminants les plus préoccupants dans le produit final — notamment les SPFA/PFOS de l’ , les microplastiques, les COV et les composés pharmaceutiques — se trouvent à des niveaux indétectables, selon l’analyse indépendante de l’engrais Crystal Green Pearl réalisée par Ostara.

Cette approche présente également des avantages opérationnels. En empêchant l’accumulation de struvite dans les canalisations des réseaux d’eau usées, elle évite les obstructions et permet d’économiser des millions de dollars en frais de nettoyage. De plus, elle réduit la charge en nutriments dans les eaux réceptrices en éliminant le phosphore.

La ville de Saskatoon a adopté la technologie d’Ostara en 2012 afin de mieux gérer les niveaux de phosphore dans son processus de traitement des eaux usées. Au fil du temps, le phosphore combiné au magnésium et à l’ammoniac libérés lors de la digestion anaérobie a entraîné une formation importante de struvite. Cela a provoqué d’importants bouchons dans les canalisations et d’autres dommages aux infrastructures. Saskatoon s’est donc associée à Ostara pour mettre en place la première installation de récupération des nutriments à grande échelle au Canada. L’installation utilise le procédé WASSTRIP® (Waste Activated Sludge Stripping to Remove Internal Phosphorus) pour libérer et récupérer intentionnellement le phosphore avant la digestion. Grâce à ce système biologique d’élimination du phosphore, celui-ci est concentré dans les biosolides, ce qui permet sa récupération en vue d’une réutilisation bénéfique tout en contrôlant la formation de struvite. L’installation produit environ 200 à 300 tonnes d’engrais par an, qui présentent un risque de ruissellement moindre par rapport aux engrais à base d’ammoniac. En plus de 13 ans d’exploitation, environ 365 tonnes de phosphore ont été récupérées.

EPCOR exploite également la technologie d’Ostara de manière saisonnière dans sa station d’épuration des eaux usées de Gold Bar, à Edmonton. Depuis 2018, l’installation a produit 500 tonnes d’engrais par an.

Pyrolyse

Une troisième approche émergente est la pyrolyse. Le District régional de la capitale (CRD) — le service public d’eau desservant Victoria, en Colombie-Britannique — utilise la technologie de carbonisation continue (CCT) de Pyrocal pour convertir les biosolides et autres matières organiques en biochar. Le biochar est une substance semblable au charbon de bois qui présente divers avantages, notamment celui d’améliorer la santé des sols en retenant l’humidité et les nutriments. C’est la première fois que cette technologie australienne est utilisée au Canada. Le CRD s’est tourné vers la technologie Pyrocal en raison de la température élevée utilisée dans le processus, particulièrement efficace pour décomposer les SPFA présents dans les eaux usées.

Une solution locale

Avec plus de 5 500 millions de mètres cubes d’eaux usées municipales générés chaque année au Canada, celles-ci représentent une source potentielle importante d’engrais. Les boues d’épuration peuvent fournir une alimentation nationale en engrais à moindre coût et génèrent moins d’émissions de GES. L’approvisionnement national en phosphore peut également aider à protéger le Canada des conséquences des crises géopolitiques, des pandémies et des politiques commerciales.

Dans un article récent du Globe and Mail, la journaliste spécialisée dans l’agriculture et l’alimentation Kate Helmore a appelé à la mise en place d’une stratégie nationale en matière d’engrais afin de garantir l’alimentation et de protéger les agriculteurs canadiens contre la volatilité des prix des composants d’engrais importés. Il ne fait aucun doute qu’une telle stratégie est nécessaire. Alors que les décideurs réfléchissent à la manière de soutenir une solution de production d’engrais à faible empreinte carbone et « made in Canada », la contribution potentielle des eaux usées municipales devrait être prise en compte dans le cadre de cette transition.

Rejoignez-nous à Blue Cities les 9 ^{et 10} juin, où des experts discuteront de la manière de tirer parti des eaux usées municipales, parmi d’autres questions stratégiques intéressant les décideurs de haut niveau du secteur de l’eau.