Optimisation of a low-cost urine treatment system for resource recovery

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WaterAid
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Assainissement

Aujourd'hui, on estime que plus de 800 millions de personnes sont chroniquement sous-alimentées et que 2,5 milliards vivent sans installations sanitaires de base (FAO, FIDA et PAM, 2014 ; UN Water, 2014). Les difficultés actuelles en matière d'assainissement nécessitent de nouvelles alternatives aux systèmes d'égouts conventionnels. Parmi celles-ci, la réutilisation de l'urine séparée à la source pourrait contribuer à atténuer la pauvreté et la malnutrition en fournissant un approvisionnement en engrais aux pays.

L'urine sert traditionnellement d'engrais pour une variété de cultures dans de nombreux pays, dont le Japon, le Yémen et la Suède (Schönning, 2001). Des études scientifiques et des projets de développement ont étudié et démontré l'efficacité de la réutilisation de l'urine en agriculture (Richert et al., 2010). Dernièrement, la recherche s'est concentrée sur la récupération des nutriments présents dans l'urine sous forme de struvite (Wilsenach et al., 2007). Les études sur la récupération de l'urée à partir de l'urine sont toutefois rares, bien que l'urée constitue la principale source d'azote dans l'urine. Cette étude vise donc à comprendre le potentiel de récupération des nutriments de l'urine sous forme d'urée et les recommandations de pratiques basées sur des travaux expérimentaux.

Parrainé par WaterAid Royaume-Uni, ce projet visait à tester une nouvelle solution peu coûteuse de gestion des urines dans les pays en développement, basée sur la production d'urée par évaporation solaire pour une utilisation comme engrais. Cette étude a permis d'examiner les performances de l'évaporation des urines dans la production d'urée, et conduit à des recommandations sur la conception et l'application généralisée du système et sur sa viabilité en tant que modèle commercial. En conclusion, le projet a évalué la pertinence du système proposé pour la production d'urée dérivée de l'urine à des fins agricoles dans les pays en développement.

Des analyses préliminaires de la composition chimique des urines ont été menées dans l'objectif de comparer les résultats avec l'analyse documentaire. Cinq échantillons d'un litre d'urine ont été soumis à évaporation à l'aide d'un dispositif expérimental dans différentes conditions. Ce sont, en particulier, l'influence de la pasteurisation et les caractéristiques de conception du prototype (surface et hauteur de la lumière) sur la composition chimique du produit final et sa stabilité qui ont été prises en compte. Les résultats semblent indiquer que la pasteurisation de l'urine affecte les caractéristiques chimiques et le processus de cristallisation initiaux. La ventilation et la température ont également été identifiées comme un paramètre ayant une influence majeure sur la vitesse de cristallisation de l'urine. En vue d'une éventuelle mise en œuvre, la masse des cristaux d'urée récupérés, soit environ 13 grammes de produit sec par litre d'urine, apparaît comme un obstacle à cette technique.

Bien que la récupération de l'urée par pasteurisation et évaporation solaires nécessite peu d'entretien et des matériaux peu coûteux, et bien qu'elle soit particulièrement adaptée aux pays en développement, nos travaux ont montré que l'évaporation de l'urine est un processus lent produisant des quantités limitées d'urée. Le produit final s'est en outre avéré très instable car il absorbe facilement l'humidité atmosphérique. Nos conclusions laissent donc penser que la mise en œuvre du système actuel n'est pas viable. Des recherches supplémentaires sont nécessaires spécifiquement pour optimiser le processus en termes de rendement et de qualité/stabilité du produit final.