Une approche innovante est proposée pour le secteur de la conchyliculture afin de sécuriser et fiabiliser les structures d’élevage au regard des qualités d’eau de mer non adaptées à la gestion d’organismes sensibles tels que les larves de mollusques marins ou encore les microalgues fourrages produites au sein de ces mêmes structures.

Pour atteindre ces objectifs, le projet s’appuie sur trois équipes de recherche provenant d’Aix-Marseille Université (AMU), de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR) et de l’Institut Mines Télécom Atlantique (IMTA – Laboratoire GEPEA), sur l’Institut Français pour l’Exploitation de la Mer (Ifremer) et sur deux écloseries commerciales, Vendée Naissain et Novostrea. La présence de tous ces partenaires issus de la recherche et du monde économique permet de construire un projet avec 5 Work Packages (WP) cohérents et complémentaires pour apporter des réponses concrètes au domaine d’application visé. Ces WPs concernent une partie de compréhension scientifique (WP2-WP3), une validation en conditions contrôles (WP4) avant un transfert de technologie (WP5).

Calendrier des actions et planifications des tâches

Tâche réalisée par Aix-Marseille Université

Tâche réalisée par l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes

Le WP2 sera structurée en 3 parties :

1. Mise en place d’une stratégie analytique et d’une méthode d’analyse multi-résidus permettant d’évaluer la contamination des ressources en eaux utilisées en aquaculture par les micropolluants organiques. Il conviendra en premier lieu de prélever les eaux d’adduction des écloseries afin de procéder à un bilan précis sur les caractéristiques de l’eau et de déterminer la présence et la concentration de micropolluants organiques. Une stratégie analytique sera définie et appliquée afin de prendre en compte les effets saisonniers et les variations temporelles (marées, météorologie, …). Une première campagne de mesure, reposant sur une approche de screening non-ciblé/semi-ciblé mettant en œuvre la spectrométrie de masse haute résolution en couplage avec une séparation chromatographique (LC et GC), permettra de définir une liste de molécules pertinentes. Il s’agira aussi de réaliser une phase de tests de plusieurs adsorbants dans des conditions de laboratoire dans le but de déterminer les matériaux les plus appropriés pour la mise en œuvre de ce procédé en eau de mer. La sélection d’adsorbants de différentes natures (charbon actifs, zéolithes, résines) sera faite en accord entre les partenaires du projet. Les cinétiques et les capacités d’adsorption seront déterminées en vue de choisir le meilleur adsorbant pour l’application visée. Ainsi l’évaluation en réacteurs de laboratoire des capacités d’adsorption de plusieurs contaminants chimiques dont le glyphosate et les composés générés par un traitement UV en amont sur les adsorbants retenus sera menée.
2. Études en laboratoire sur unités pilote portant sur l’identification des sous-produits de photolyse et la compréhension des mécanismes d’adsorption des micropolluants organiques en matrice eau de mer. L’adsorption en eau de mer des micropolluants sur le ou les adsorbants sélectionnés sera évaluée par la mise en œuvre de colonnes à l’échelle laboratoire en condition contrôlée.
3. Suivi d’une unité de traitement à l’échelle 1 installée au sein d’une écloserie conchylicole. La filière de traitement comprend en continu un système d’oxydation/désinfection par UV suivi d’un procédé d’adsorption sur charbon actif et permettra de confirmer les résultats obtenus en (2).

Tâche réalisée par Aix-Marseille Université

Il s’agira de développer le procédé hybride qui combine deux procédés, la fixation de la pollution dissoute sur un adsorbant insoluble (CA) et l’ultrafiltration. Deux configurations seront testées : une configuration CRISTAL où la boucle de l’ultrafiltration sert de réacteur d’adsorption et la membrane permet la rétention des matières en suspension présentes dans l’eau brute, de l’adsorbant (CAP-charbon actif en poudre) ayant fixé les polluants dissous, et des germes indésirables : kystes, bactéries, virus. Ce procédé permet par exemple, à partir d’eau douce, de produire de l’eau potable avec un minimum de désinfectant résiduel. Les principales installations fonctionnent depuis plus de 15 ans, notamment à Lausanne. Toutefois, dans le cadre d’une eau plus complexe comme l’eau de mer, le procédé d’adsorption fait l’objet de phénomènes de compétition et si le retour des rétrolavages d’UF vers l’amont de la filière est envisageable, dans le cadre ce projet, cela pourrait entraîner une dissémination du CAP dans la filière qui n’est pas souhaitable. Aussi une seconde configuration sera étudiée avec un réacteur d’adsorption (CAG-charbon actif en grain) en aval du procédé membranaire afin d’éviter cette dissémination et exprimer ainsi sa capacité d’adsorption. Le charbon actif sera ainsi protégé des matières en suspension, de développement bactérien, etc.. Cela permettra aussi de limiter, si cela se produit, des relargages de micropolluant suite à des pics de pollution ou lors de pics de concentrations en matières organiques adsorbables. Ce type de procédé, dans le cadre d’une charge polluante importante a déjà permis d’envisager à l’échelle semi industrielle (AMU) la désinfection d’eau de piscine avec l’arrêt par membrane des bactéries, virus et autres composés organiques capables de former des chloramines, et le CA permettant de traiter les composés dissous de très petites tailles (< 20nm). Si les performances globales du procédé hybride seront étudiées, le couplage de procédé amène plusieurs interrogations auxquelles devra répondre le projet : devenir des eaux de rétrolavage, régénération du CA, gestion des temps de fonctionnement des deux procédés, etc.

Tâche réalisée par l’Ifremer

Sur la plateforme Mollusques Marins de Bouin (Ifremer), une implémentation expérimentale est possible pour l’adduction d’eau dans les bassins de croissance des larves/naissains. Un suivi analytique est envisagé pour vérifier l’efficacité du couplage ultrafiltration / adsorption sur CAG développé mais également pour comparer ce nouveau traitement aux traitements existants (UV seuls et UV + CA). Ce WP4 est essentiel au transfert de technologie et de manière unique en France, la plateforme Ifremer de Bouin permet non seulement de travailler en conditions contrôlées de complexité d’eau de mer utilisée (depuis l’eau de mer brute à l’eau de mer traitée par la filière Sable+UV+préfiltre) mais également de pouvoir travailler sur des naissains en parallèle permettant de suivre leur croissance en fonction du procédé testé. En collaboration avec la plateforme Mollusques Marins de La Tremblade, la solution technique qui sera retenue sera appliquée pour le traitement de l’eau de mer avant la réalisation d’élevages larvaires conchylicoles sur les espèces d’intérêt en France dont les deux écloseries partenaires sont représentatives.

Tâche réalisée par l’Ifremer et Aix-Marseille Université

Vendée Naissain et Novostrea, deux écloseries conchylicoles qui produisent du naissain d’huître creuse pour la première et du naissain d’huître plate et de palourde pour la seconde, à destination du marché français et international, sera l’objectif final de ce projet. La complémentarité des partenaires prendra tout son sens lors de cette phase où deux démonstrateurs adaptés aux conditions de production pourront être mis en place avec les objectifs de valider la faisabilité technico-économique d’intégrer un couplage UF/CA et d’affiner le CAPEX (capital expenditure) et l’OPEX (operational expenditure) calculés en conditions contrôlées (WP4), en conditions réelles (WP5).