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, conserve son efficacité même à des pH élevés, pénètre mieux dans les biofilms que le chlore traditionnel et évite la formation de sous-produits halogénés (tels que les trihalométhanes et les acides haloacétiques) potentiellement cancérigènes associés à la chloration classique. Mais il existe une question à laquelle la littérature scientifique n’avait jusqu’à présent pas apporté de réponse systématique : toutes les méthodes de production du ClO₂ ont-elles le même impact environnemental ? Ou bien le choix d’une voie de synthèse plutôt qu’une autre fait-il réellement la différence ?
Pour répondre à cette question, nous avons mené la première analyse comparative du cycle de vie (ACV) de dix procédés industriels de production de ClO₂, conformément aux normes internationales ISO 14040 et 14044 et à l’aide de 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 : le changement climatique, l’écotoxicité en eau douce, la toxicité pour l’homme, la consommation d’eau, l’acidification et l’eutrophisation.
Les résultats montrent que le choix du procédé a son importance, et même une grande importance. L’empreinte carbone varie de 35 % entre la meilleure et la pire méthode (de 3,86 à 5,20 kg d’équivalent CO₂ par kg de ClO₂), tandis que la toxicité pour l’homme peut varier jusqu’à 6,6 fois. Les procédés à base d’acide chlorhydrique s’avèrent les plus impactants d’un point de vue toxicologique, tandis que la voie électrochimique et celle basée sur le chlore et le chlorite de sodium (Cl₂ + NaClO₂) sont les plus favorables en termes d’émissions climatiques.
L’analyse des contributions fait ressortir un élément intéressant : 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 à elle seule représente 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 décarbonisation des filières chimiques en amont.
Il existe par ailleurs un résultat particulièrement significatif du point de vue des applications : la voie électrochimique, bien qu’elle soit 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, caractéristique de pays comme la Norvège, la France ou la Suisse, la voie électrochimique constitue le meilleur choix ; au-delà (par exemple dans les réseaux dominés par le charbon), ses avantages climatiques s’estompent. La méthode électrochimique consomme par ailleurs davantage d’eau que les autres solutions, un aspect à ne pas négliger dans les contextes de pénurie d’eau.
En résumé : il n’existe pas de méthode « gagnante à tous les coups ». Le meilleur choix dépend du contexte, du mix énergétique local, de la disponibilité en eau, des contraintes réglementaires relatives aux sous-produits inorganiques (chlorite et chlorate) et 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 excellent choix sur le plan fonctionnel, même si son impact sur la production est légèrement plus important.
Cet ouvrage offre aux gestionnaires des services de l’eau et aux autorités de régulation un outil quantitatif concret leur permettant d’orienter leurs choix technologiques selon des critères de durabilité, et confirme à quel point il est essentiel, pour une entreprise comme la nôtre, spécialisée dans le développement d’instruments et de systèmes de dosage, de prendre en compte le cycle de vie global des technologies que nous proposons sur le marché.
Si vous souhaitez approfondir le sujet, vous pourrez bientôt lire l’article complet publié 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 ». Pour 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
