Le dioxyde de chlore (ClO₂) est l’un des désinfectants les plus utilisés dans le traitement de l’eau potable : il agit sur un large éventail de micro-organismes, maintient son efficacité même à pH élevé, pénètre mieux les biofilms que le chlore traditionnel et évite la formation de sous-produits halogénés potentiellement cancérigènes (tels que les trihalométhanes et les acides haloacétiques) associés à la chloration classique. Mais il existe une question à laquelle, jusqu’à présent, la littérature scientifique n’avait pas répondu de manière systématique : toutes les méthodes de production de ClO₂ ont-elles le même impact environnemental ? Ou le choix d’une voie de synthèse plutôt qu’une autre fait-il vraiment une différence ?

Pour répondre à cette question, nous avons réalisé la première analyse comparative du cycle de vie (ACV) de dix procédés industriels de production de ClO₂, en suivant les normes internationales ISO 14040 et 14044 et en utilisant la base de données ecoinvent v3.8. L’unité de référence est 1 kg de ClO₂ produit, et nous avons évalué six catégories d’impact : changement climatique, écotoxicité de l’eau douce, toxicité humaine, consommation d’eau, acidification et eutrophisation.

Les résultats montrent que le choix du procédé compte, et beaucoup. L’empreinte carbone varie de 35 % entre la meilleure et la pire méthode (3,86 à 5,20 kg d’équivalent CO₂ par kg de ClO₂), tandis que la toxicité humaine peut varier jusqu’à 6,6 fois. Les procédés basés sur l’acide chlorhydrique sont les plus impactants sur le plan toxicologique, tandis que la voie électrochimique et la voie basée sur le chlore et le chlorite de sodium (Cl₂ + NaClO₂) sont les plus favorables en termes d’émissions climatiques.

Un fait intéressant ressort de l’analyse des contributions : dans la plupart des cas, ce n’est pas la synthèse proprement dite du ClO₂ qui pèse le plus sur l’environnement, mais la production en amont des réactifs précurseurs (chlorate et chlorite de sodium), qui explique à elle seule 85 à 97 % de l’empreinte climatique globale. Cela signifie que le levier environnemental le plus efficace ne réside pas tant dans l’optimisation du réacteur que dans la décarbonation des chaînes d’approvisionnement chimique en amont.

Il existe ensuite un résultat particulièrement pertinent du point de vue de l’application : la voie électrochimique, bien qu’étant la plus « propre » sur le papier, dépend fortement du mix énergétique du réseau électrique. Nous avons identifié un seuil critique d’environ 0,35 kg de CO₂ par kWh : en dessous de cette valeur, typique dans des pays comme la Norvège, la France ou la Suisse, l’électrochimie est le meilleur choix ; au-dessus (par exemple, dans les réseaux dominés par le charbon), ses avantages climatiques disparaissent. L’électrochimie consomme également plus d’eau que les alternatives, un aspect qui ne doit pas être négligé dans les contextes de pénurie d’eau.

En résumé : il n’existe pas de méthode « gagnante évidente ». Le meilleur choix dépend du contexte, du mix énergétique local, de la disponibilité en eau, des contraintes réglementaires sur les sous-produits inorganiques (chlorite et chlorate), du type d’agents pathogènes à traiter. Pour les micro-organismes résistants au chlore tels que Giardia et Cryptosporidium, par exemple, le ClO₂ reste un choix fonctionnellement excellent même avec des impacts de production légèrement plus élevés.

Ce travail fournit aux services des eaux et aux régulateurs un outil quantitatif concret pour guider les choix technologiques selon des critères de durabilité, et confirme à quel point il est essentiel, pour une entreprise comme la nôtre engagée dans le développement de systèmes d’instrumentation et de mesure, de raisonner sur le cycle de vie global des technologies que nous proposons au marché.

Ceux qui souhaitent en savoir plus pourront bientôt lire l’article complet dans le Journal of Ecological Engineering, rédigé par Andrea Macchia, Angelino Ermini, Irene Angela Colasanti, Mauro Francesco La Russa et Silvestro Antonio Ruffolo – fruit d’une collaboration entre EMEC S.r.l., YOCOCU APS, l’Université de Calabre et l’Université de Rome Tor Vergata, intitulé « Environmental performance of industrial chlorine dioxide production methods: A life cycle assessment ». Plus d’informations : https://www.jeeng.net/Environmental-performance-of-industrial-chlorine-dioxide-production-methods-A-life,220575,0,2.html

Andrea Macchia
, Projet spécial R&D