Séparation d’urines et économies d’eau à l’échelle du quartier

Lieu historique du paysage parisien, qui a notamment accueilli l’une des premières maternités modernes à partir de 1934, l’hôpital Saint-Vincent-de-Paul (Paris 14^e) est actuellement converti, et ce depuis 2017, en un quartier durable et inclusif. Il prévoit une programmation très diversifiée, en intégrant logements mixtes (au nombre de 600), équipements culturels et d’activités, commerces et équipements publics (crèches, écoles, gymnase) répartis sur les 3,4 ha de l’enclos originel. De même, ladite programmation est respectueuse de l’histoire du site, puisqu’elle associe réinvestissement du bâti et réemploi des matériaux. Près des deux tiers des bâtiments (en surface) seront ainsi conservés, tandis que les autres seront déconstruits et leurs matériaux réemployés sur place ou ailleurs.

Ce projet, qui devrait aboutir d’ici la fin de l’année 2026 au plus vaste éco-quartier de France, place le curseur de la gestion des ressources un cran plus haut et intègre un enjeu encore émergent de la réduction des déchets : la collecte séparative des urines humaines. Un parti pris d’autant plus inédit que celle-ci se fera « non pas à l’échelle d’un bâtiment unique, mais de tout le quartier », souligne Julie Ginesty. Plus encore, il a été décidé de faire de Saint-Vincent-de-Paul « un cas test pour voir dans quelle mesure nous pourrions également déployer le processus de transformation et quels pourraient être les usages finaux de l’engrais produit in situ », précise la responsable ville durable chez Paris & Métropole Aménagement (P&Ma), aménageur du projet. Les urines seront en effet valorisées en engrais naturel dans un local situé au cœur du quartier, et seront mises à disposition des éboueurs et des jardiniers de la Ville de Paris.

Collecter, transporter, traiter et valoriser les urines humaines in situ apporte une réponse multiple aux enjeux d’accès à l’eau pour tous et de qualité, et à la préservation des écosystèmes. Les urines humaines sont riches en azote et en phosphore, deux composants chimiques dont la concentration engendre non seulement une importante pollution organique – notamment responsable de la prolifération d’algues et de la mortalité des poissons – mais représente également un défi en matière de traitement pour les usines d’épuration, exigeant des installations spécifiques et coûteuses ; le traitement in situ les soulagerait donc. La valorisation en engrais naturel mettrait un terme à la dépendance aux engrais chimiques, à l’échelle du quartier du moins, puisqu’il est convenu qu’un adulte prouit environ 1,5 L d’urine par jour. Et le recours à des toilettes spécifiques faciliterait la réduction de la consommation domestique moyenne d’eau par habitant qui, en France, est estimée par l’Observatoire des services publics d’eau et d’assainissement à 52 m³ par an, soit 145 litres par jour… d’eau potable !

TROIS MAILLONS DISTINCTS

La collecte des urines humaines, dans le cadre du projet Saint-Vincent-de-Paul, repose sur trois axes que sont l’installation de toilettes séparatives dans les logements, l’installation d’urinoirs secs dans les ERP et la création d’un réseau séparatif.

La cuvette de toilette dite séparative est le premier maillon de cette chaîne. En l’occurrence à Saint-Vincent-de-Paul, il s’agit du modèle Save! de Laufen, pensé et conçu en collaboration avec le studio de design autrichien EOOS et l'Institut fédéral suisse des sciences et technologies de l'eau (Eawag). Le WC Save! s’utilise comme un WC classique, et présente une esthétique semblable à de nombreuses références du catalogue Laufen, puisqu’il est conçu en céramique, sans bride et suspendu, « de manière à ce que l’on ne se pose pas de question quant à son utilisation », note Renaud Colombier, directeur des ventes et du marketing de Laufen France ; il diffère cependant par sa cuvette, qui est conçue pour mettre à profit la physique “mécanique” des fluides. La cuvette est ainsi percée de deux trous : l’un, situé au fond, est dédié aux selles et au tout-venant, et l’autre, positionné le long de la paroi interne, est consacré à l’écoulement de l’urine ; il l’achemine en utilisant uniquement la tension superficielle et la sépare de manière passive des matières fécales et de l’eau de rinçage. Le WC est également équipé d’un siphon anti-odeurs intégré au siphon à urine, d'une capacité de 75 ml, qui garantit le renouvellement de l'eau à chaque chasse d'eau et peut être entretenu sans avoir à démonter la cuvette du mur. En parallèle, Laufen a développé le bâti-support Ineolink (dans sa version autoportante pour le marché français), destiné à la planification et à l’installation du WC Save! dans tout projet de construction. D’une largeur de 500 mm, il garantit des conditions de rinçage standardisées et prédéfinies et permet une installation plus fiable, dans ce contexte, grâce aux colliers de montage pré-montés, de manière à ce que « le degré de la pente d’écoulement soit respecté et effectif, et que la cristallisation de l’urine soit ainsi évitée », défend Christophe Haupais, responsable de la prescription Nationale Résidentielle chez Roca France.

‍

Le deuxième maillon de la chaîne de collecte et de séparation des urines humaines intervient dans les espaces sanitaires des ERP du projet Saint-Vincent-de-Paul, et en l’occurrence, pour le moment, dans ceux du gymnase du lot Pinard. Si les toilettes “Homme” compteront deux urinoirs en eau (modèle Chic de Roca), les toilettes “Femme” seront équipées de deux urinoirs secs : ce sont des urinoirs « sans chasse d’eau ni siphon à eau, et connectés au réseau de collecte des urines au lieu du réseau des eaux usées », présente Louise Raguet. « Chaque produit est équipé d’une membrane qui ouvre l’accès à la canalisation lorsque l’urine s’écoule et le referme lorsque le flot s’interrompt, ce qui permet par la même occasion de bloquer les remontées d’odeurs », détaille la designeuse à l’origine de cet urinoir baptisé “Marcelle”, et qui a accompagné P&Ma sur les questions d’assainissement écologique dans le cadre du projet parisien. Marcelle est pensé « pour être utilisé par les femmes, ou toute personne possédant une vulve, en position semi-accroupie et de dos. De fait, c’est une position déjà empruntée par près de 4 femmes sur 5, selon les estimations, qui ne s’assoient généralement pas sur les cuvettes des WC des toilettes publiques » ; c’est pourquoi l'urinoir est de plus petite taille que son pendant masculin et propose des bords fins afin d’éviter les éclaboussures et d'assurer une utilisation propre. Notons par ailleurs qu’outre la collecte des urines, « le recours à l’urinoir sec favorise grandement les économies d’eau puisqu’il supprime la chasse d’eau, qui pèse pour 50 % des consommations dans les ERP, et aide à la meilleure gestion des flux d’utilisatrices, souvent conséquents dans des lieux généralement très fréquentés », souligne Louise Raguet.

Le troisième maillon de la chaîne de valeur de collecte et de séparation des urines humaines est incarné par le réseau séparatif, long d’environ 500 mètres  linéaires. Dédié au transport des urines et venant s’ajouter aux traditionnels réseaux d’évacuation des eaux usées ménagères et des eaux vannes, situés sous l’espace public, ce réseau séparatif est composé de trois canalisations gravitaires. Du fait de la topographie, une seule sera en mesure d’acheminer directement les urines à l’usine de transformation, située dans le sous-sol du lot Chaufferie ; les deux autres conduiront les urines humaines des lots Lelong, Lepage, Petit, Pinard et de la future Maison des médecins à une station de relevage située à proximité de cette dernière, d’où elles seront transportées jusqu’à l’usine via un réseau de refoulement. Seulement, la spécificité de ce réseau lui fait encourir d’importants risques « d’encrassement et de bouchon des canalisations dus à la formation et la précipitation de cristaux de struvite, qui ne sont autres que des caillots d’urine », avance Julie Ginesty. Afin d’éviter toute stagnation de l’urine dans le réseau et assurer son évacuation rapide jusqu’à son point de traitement définitif, P&Ma a donc demandé « le surdimensionnement du réseau, poursuit la responsable ville durable de l’aménageur. Les coudes à 90 degrés, où les risques d'encrassement sont les plus importants, ont également été proscrits. S’il est inévitable d’en installer un, alors nous avons demandé l'intégration de points d’injection en amont, accessibles aux personnels de maintenance afin qu’ils préviennent la formation de struvite en injectant régulièrement de l'acide citrique dans les réseaux. » L’aménageur missionné par la Métropole du Grand Paris a également exigé que toutes les sections horizontales du réseau présentent une pente minimale de 2 %.

‍

NOUVEAUX USAGES

Le caractère expérimental de ce projet, porté par des installations plutôt inédites à cette échelle, impose d’adapter les usages. Alors que les premiers habitants de l’éco-quartier Saint-Vincent-de-Paul sont attendus au début de l’année 2027, il incombe désormais de sensibiliser les usagers et personnels à la bonne utilisation des espaces sanitaires privés et publics, ainsi qu’à leur entretien et leur maintenance.

Dans la sphère privée, afin d’assurer une collecte optimale de l’urine, « l’utilisation du WC séparateur doit se faire en position assise », assure Christophe Haupais. Précisons que la position debout n’endommagerait en rien le système de collecte et de séparation, mais desservirait la logique portée par ce projet. Et puis, du fait du traitement biologique de l’urine humaine, l’utilisation de produits d’entretien biocides comme l’eau de Javel, dont la fonction est de détruire, repousser ou rendre inoffensifs des organismes, est à proscrire : « L’urine subit un traitement au cours duquel l’azote contenu est dégradé en nitrate par des micro-organismes pour le transformer en engrais, qui subit ensuite une distillation à haute température pour aboutir à sa forme concentrée finale », explique Julie Ginesty. L’utilisation de produits biocides, qui attaqueront les micro-organismes présents dans les cuves de traitement paralyserait alors le processus de transformation ; l’entretien à l’aide d’acide citrique et/ou de vinaigre ménager est donc fortement recommandé. Plus encore, il est suggéré, concernant la fente de la cuvette dédiée à la récolte des urines, « de réaliser un détartrage préventif mensuel, à l’aide d’un mélange d’acide citrique et d’eau. Il s’agit de laisser agir ce mélange pendant au moins 5 h, de façon à laisser le temps à la canalisation de se désencrasser, avant de tirer la chasse », à en croire Julie Ginesty. Un protocole qui présente une fréquence acceptable et assez régulière pour que les utilisateurs s’en souviennent, mais qui relève tout de même encore de l’expérimentation, et qui est donc sujet à modification selon la réaction des systèmes, nuance la responsable chez P&Ma.

Ces consignes d’utilisation et d’entretien relatives « aux toilettes des particuliers ont été développées spécifiquement pour le projet Saint-Vincent-de-Paul », selon Renaud Colombier, tout comme la signalétique correspondante. Ainsi, une pastille rappelant les enjeux du projet sera gravée sur la plaque de commande de chaque WC ; une autre rappelant les consignes structurantes d’utilisation et de nettoyage sera collée sur chaque abattant ; une troisième, contenant en plus les consignes d’entretien et un QR Code renvoyant vers une notice détaillée, sera apposée sur l’un des côtés du WC ; et enfin, une notice au format A4 devrait retracer les étapes nécessaires à la réalisation d’un entretien conforme, quoi faire et qui contacter en cas d’incident, etc. Cette dernière, « sur laquelle Laufen pourra s’appuyer dans le cadre d’autres projets d’installation, sera consultable dans chaque armoire électrique », précise Renaud Colombier.

Dans les ERP, l’enjeu d’information et de sensibilisation diffère dans la mesure où les utilisateurs n’assurent pas l’entretien des espaces sanitaires. Il s’agira donc d’informer les utilisateurs “publics” de la nécessité de s’asseoir pour utiliser les WC, ou d’adopter la position adéquate et les nouveaux usages pour les urinoirs secs “Femme”, en l’occurrence de mettre le papier toilette dans la poubelle puisque l’urinoir sans eau ne peut l’évacuer. C’est pourquoi l’urinoir Marcelle « est systématiquement vendu avec sa signalétique pour être sûr qu’elle soit installée », est-il précisé. En option, il est possible d’acheter une poubelle, développée également par Louise Raguet « en cohérence esthétique avec l’urinoir et constamment en configuration ouverte afin d’accompagner les utilisatrices à prendre ce nouveau geste ».

‍

Quant à l’entretien, il est question de former le personnel dédié aux protocoles, pour le moins sobres : le nettoyage de l’urinoir est assuré par un simple spray d’acide citrique dans le bol, puis par un essuyage de la surface concernée, qu’il est recommandé de réaliser quotidiennement ; ce qui est aujourd’hui la norme dans les ERP. Enfin, pour ce qui est de la membrane sèche, il est conseillé de vérifier son bon état une fois par mois, et de la changer dès les premiers signes d’usure et/ou de malfonctionnement (dès que des odeurs émanent de l’urinoir) ; dans le meilleur des cas, il est préconisé de
la remplacer chaque année.

LES ACTEURS DU MARCHÉ DES COLLECTIVITÉS CITÉS DANS CETTE ENQUÊTE

• Renaud Colombier, directeur des ventes et du marketing, Laufen France
• Christophe Haupais, responsable de la prescription Nationale Résidentielle, Roca France
• Julie Ginesty, responsable ville durable, Paris & Métropole Aménagement (P&Ma)
• Louise Raguet, designer industrielle