Aquasim / CSTB

Gestion durable de l’eau dans le bâtiment

AQUASIM / CSTB
Premier grand équipement scientifique et technique de recherche & innovation pour la gestion durable de l’eau dans le bâtiment

Martine LE BEC photos Martine Le Bec & CSTB
H2o – septembre 2010

Les pouvoirs publics, à travers le Grenelle de l’Environnement, ont fait de la gestion du cycle de l’eau dans le bâtiment, une préoccupation centrale. Le Centre scientifique et technique du bâtiment – CSTB, accompagne les acteurs de la filière : les collectivités locales, les opérateurs urbains, les industriel et  les maîtres d’œuvre, face à cet enjeu majeur qui concerne tout à la fois le bâtiment et la ville durables pour la maîtrise des consommations et les économies d'eau ; la maîtrise des risques pour la santé et la sécurité des personnes et le soutien à l'innovation et à la recherche & développement.

Unique en Europe, le grand équipement Aquasim / CSTB qui vient d'être inauguré à Nantes, est dédié à l'expérimentation en vraie grandeur et la simulation des phénomènes intervenant dans le cycle de l’eau au sein du système bâtiment-parcelle-environnement.

Aquasim / CSTB simule de façon réaliste et accélérée le cycle de l'eau au sein de ce système interactif regroupant la collecte des eaux, leur transport, leur traitement, leurs usages et leur restitution à l'environnement. Il reconstitue les principaux événéments pouvant provoquer les défaillances, le vieillissement et les nuisances. À l'échelle du bâtiment, Aquasim met en œuvre la récupération et l'utilisation de l'eau de pluie, le recyclage des différentes eaux usées, la maîtrise des risques de prolifération de légionelles, etc. À l'échelle de la parcelle quartier-ville, il met en application la réponse hydraulique de la parcelle aux événements climatiques, le comportement des systèmes d'évacuation par temps de pluie, l'épuration des eaux usées en assainissement autonome, etc. 

Enjeux & Priorités

Aquasim / CSTB concentre son action sur trois enjeux majeurs, qui débouchent sur des recherches scientifiques ambitieuses :

• Le bâtiment & la ville durable
  La récupération des eaux de pluie ou la "gestion durable des eaux de pluie" avec notamment un programme de recherche, pour le département de l’Hérault, visant à explorer le potentiel d’utilisation de l’eau de pluie pour le département.
  Le rôle du végétal dans le développement urbain durable avec un programme mis en œuvre en collaboration avec l’Institut de recherche en sciences et techniques de la ville – IRSTV, pour analyser notamment l’impact du végétal sur les performances énergétiques, acoustiques et thermiques des bâtiments.
  La récupération d’énergie des eaux grises avec un banc d’essai conçu pour mesurer le potentiel de gain énergétique associé au recyclage des eaux grises.

• La sécurité sanitaire des populations et la maîtrise des risques
  Les risques sanitaires dans les réseaux intérieurs avec notamment une étude menée en partenariat avec l’Agence nationale chargée de la sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail – ANSES, et l’Université de Poitiers sur la maîtrise du risque de légionelles dans les réseaux d’eau chaude sanitaire.
  La problématique des eaux usées avec une étude menée sur le recyclage des eaux usées pour des usages non potables, en partenariat avec l’École des Mines de Nantes, le Laboratoire de génie des procédés Environnement Agroalimentaire – GEPEA, et le CRTT – Centre de recherche et de transfert de technologie de Saint-Nazaire.
  L’analyse des agents de perturbation endocrinienne dans l’eau.

• Le soutien à l’innovation et à la R&D
  La durabilité des matériaux dans les réseaux intérieurs avec notamment une collaboration avec Veolia, l’Université de La Rochelle et le Laboratoire d’études des matériaux en milieux agressifs pour analyser le vieillissement des matériaux et développer des solutions innovantes en matière de robinetterie.
  Les filières d’assainissement avec des activités de certification, recherche et développement (filières classiques, roseaux, micro-stations, etc.).
  La récupération de calories des eaux usées avec des expérimentations permettant de réaliser des bilans matières (consommations d'eau froide et d'eau chaude sanitaire) sur une douche témoin et une douche équipée d'un dispositif de récupération de calories.
  
  

Expertises & moyens

Aquasim / CSTB réunit, sur un même site 15 ingénieurs et chercheurs et 11 techniciens, qui travaillent avec l’appui d’une soixantaine de personnes du département Hydraulique et équipements sanitaires du CSTB de Marne-la-Vallée, ainsi que 4 doctorants. Cette équipe regroupe des compétences et des expertises pointues dans des domaines variés et complémentaires : génie des procédés industriels de la chimie, génie industriel de l’environnement, chimie et microbiologie de l’eau, écologie des systèmes aquatiques continentaux, microbiologie fondamentale et appliquée, physico-chimie de l’environnement, traitement des eaux, automatismes, conception de produits industriels, mesures physiques, rhéologie et formulation des matériaux, maintenance industrielle, électromécanique, etc.

Les différents essais biologiques et expérimentations menés sur le site s’inscrivent dans trois types d’approches scientifiques : l’approche intégrée, l’échelle pilote, la simulation numérique. Les mesures se font en grandeur nature, grâce à un ensemble de capteurs répartis sur les circuits intérieurs et extérieurs et renvoyant les données à un centre de pilotage : le process est entièrement automatisé, informatisé et piloté par un système numérique de commande et de contrôle. Ce process a été conçu de manière à être évolutif et pouvoir s’adapter à des problématiques encore inconnues.

Des moyens d’analyse à la pointe de la technologie sont mis en œuvre au sein de divers laboratoires : un laboratoire d’analyse physico chimique des eaux (GC/MS, chromatographie ionique, spectrophotomètre UV, COTmètre...) ; un laboratoire d’analyse des polymères (DSC, ATG, spectroscopie IR...) ; un laboratoire mécanique et d’analyse métallographique (fraiseuse, traction/flexion, préparation des échantillons, microscope optique, IR, potentiostat...) ; un laboratoire de microbiologie (microbiologie traditionnelle, biologie moléculaire dont l'analyse des légionelles par PCR) en plus des nalyses en ligne (pH, pression, température, conductivité).

Partenariats 

Aux côté de l'industrie du bâtiment et de l'industrie de l'eau (CIRSEE, Degrémont, Suez Environnement – Anjou Recherche, Veolia Eau), Aquasim / CSTB s'ouvre aux réseaux de chercheurs et aux laboratoires impliqués dans le domaine de l'eau. Il est intégré aux pôles de compétence Génie Civil et EMC2 (matériaux) de Loire-Atlantique et est un composant technique de l'Institut de recherche scientifique et technique de la ville. Outre son intégration dans le réseau universitaire et académique (GEPEA, École des Mines de Nantes – LEESU, École nationale des ponts et chaussées, etc.), il développe les liaisons scientifiques et techniques avec les établissements publics régionaux (LCPC-CEMAGREF), les centres techniques (CETIM), ainsi que les laboratoires européens (BRE Water Center au Royaume-Uni,  KIWA aux Pays-Bas, l'Université d’Aix-la-Chapelle, DVGW en Allemagne). La majorité de ces partenaires sont, tout comme le CSTB, labellisés Carnot.