Notre projet aborde le défi de la fermeture des cycles de l’eau et des nutriments dans l’industrie agroalimentaire afin de promouvoir une utilisation durable de l’eau et de permettre la récupération des nutriments. « Il existe un potentiel pour augmenter le volume des nutriments et des matières en circulation, réduire l’apport de nouveaux nutriments et matières, et fermer partiellement les boucles », y compris au stade de la production alimentaire (p.2, Jurgilevich et al., 2016). L’industrie agroalimentaire est bien consciente que les flux secondaires doivent désormais être considérés et traités comme des flux principaux (GDI, 2023 ; Ellen MacArthur Foundation, 2021). Cependant, bien que de nombreux efforts soient déployés pour valoriser les déchets solides ou sous-produits (communications personnelles de deux industries alimentaires suisses lors des entretiens réalisés en phase d’incubation), la valorisation des flux liquides semble jusqu’à présent moins prioritaire dans l’industrie agroalimentaire.

Les eaux usées de l’industrie alimentaire proviennent des unités de transformation, des activités de rinçage et de nettoyage, ainsi que de la formation de sous-produits (Shrivastava et al., 2022). Certaines eaux usées riches en solides ou en nutriments sont couramment réutilisées comme alimentation animale. Par exemple, le lactosérum (parfois concentré par osmose inverse et pasteurisé à la vapeur) produit des aliments riches en lactose et en protéines, tels que la poudre de lactosérum, le concentré de protéines de lactosérum, le lactosérum enrichi en matières grasses ou le perméat de lactosérum (FEFAC, 2022). Les eaux usées issues de la préparation des légumes sont filtrées pour éliminer les parties solides et décantées pour retirer les graisses. La pulpe restante complète l’alimentation animale. L’eau usée restante est ensuite traitée avant d’être rejetée dans les eaux de surface locales ou neutralisée et transportée vers la station d’épuration locale via le réseau d’assainissement.

En Suisse, certaines utilisations des flux de déchets liquides de l’industrie agroalimentaire restent sous-exploitées, notamment :

• la réutilisation pour irriguer les champs à proximité,
• la récupération productive des nutriments (ex. production de micro-algues, bioponie, etc.),
• la réutilisation en tant qu’eau de process dans l’usine afin de fermer le cycle de l’eau et des nutriments.

Cependant, la plupart des industries agroalimentaires se concentrent principalement sur la transformation et la production de denrées alimentaires, et non sur la fourniture, le traitement et la réutilisation de l’eau et des eaux usées, ou sur la récupération des nutriments dans les flux de déchets liquides. Nous proposons donc de positionner notre solution sous la forme d’un modèle « as-a-service ». Un prestataire externe gère la circularité de l’eau et des nutriments en tant que service externe pour l’industrie concernée. Un accord contractuel entre l’industrie et le prestataire définit les responsabilités et la tarification, par exemple pour l’eau propre et les nutriments récupérés des flux secondaires. Ce type de développement existe déjà : certaines entreprises proposent actuellement des services de gestion de l’eau aux clients industriels (ex. www.waterleau.com, www.veoliawatertechnologies.com/en/water-service). Nous proposons d’étendre ce concept à la récupération des nutriments sous la forme d’un service de « circularité de l’eau et des nutriments en tant que service » (WaNCaaS).

Nous intégrons également les concepts de gestion responsable de l’eau (CEO Water Mandate du Pacte mondial des Nations Unies) afin d’atteindre un modèle de service holistique prenant en compte les spécificités régionales de l’industrie agroalimentaire. La prise en compte de l’environnement régional, y compris les autres activités économiques existantes, est également au cœur du concept d’écologie industrielle et de symbiose industrielle. Par exemple, les acteurs clés du bassin versant pourraient bénéficier de l’approche de circularité de l’eau et des nutriments, comme les agriculteurs à proximité qui pourraient réutiliser les eaux usées traitées pour l’irrigation. Nous proposons que le service WaNCaaS commence par analyser la situation et son contexte, et identifie les options de circularité de l’eau et des nutriments afin de co-concevoir avec l’industrie agroalimentaire le système le plus adapté.

Étant donné que nous souhaitons développer un modèle de service innovant et complet, nous aimerions examiner dans quelles conditions un tel modèle pourrait prospérer et être viable à long terme. Les questions suivantes se posent : à quel moment l’eau et les nutriments qu’elle contient pourraient-ils être récupérés à partir des eaux usées de l’industrie alimentaire ? Dans quelles conditions cela serait-il réalisable sur les plans technique, économique et social ?

En nous appuyant sur des études de cas avec nos partenaires de mise en œuvre, nous analyserons les facteurs déterminants suivants, entre autres : le volume d’eaux usées produites, leur composition et leur saisonnalité, les méthodes techniques de réduction et de réutilisation, les aspects économiques des procédés (analyse coûts-bénéfices, modèle économique), les réglementations locales en matière de rejets et les parties prenantes pertinentes pour ce modèle de service.

Le périmètre du projet inclut des analyses socio-techniques basées sur plusieurs archétypes d’industries, différant en termes de volumes et de diversité des eaux usées produites :

• Eisberg AG est une entreprise produisant des salades en sachet, générant tout au long de l’année un grand volume d’eaux usées, principalement issues du lavage.
• Hilcona AG est une industrie alimentaire à production saisonnière, générant différents types d’eaux usées selon les périodes de l’année et les produits transformés.
• Natürli AG produit du cottage cheese et génère chaque semaine, tout au long de l’année, un petit volume d’eaux usées.

Nous aborderons les questions suivantes : quelles solutions seraient possibles pour ces industries, et à quel coût ? Quelles conditions doivent être réunies pour favoriser la mise en place d’un tel système ?

Les résultats de notre étude de faisabilité pourraient inclure, dans un premier temps, une cartographie temporelle de la production des eaux usées ; la proposition de processus de récupération flexibles et adaptables pouvant traiter différents types d’eaux usées selon la saison ; des plages de prix pour l’eau propre et la récupération des nutriments si ces services sont proposés à l’industrie ; ainsi qu’une estimation du prix des eaux usées traitées si elles sont revendues à d’autres parties prenantes, comme les agriculteurs.

Le principal défi consiste à concevoir un modèle économique de service qui soit à la fois viable et attractif pour les industriels.