# Phosphore : mieux gérer la ressource, mieux protéger les milieux aquatiques
## Etat des lieux et pistes opérationnelles

Laurent Basilico, Nolwenn Bougon, Stéphane Garnaud-Corbel

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Laurent Basilico, Nolwenn Bougon, Stéphane Garnaud-Corbel. Phosphore : mieux gérer la ressource, mieux protéger les milieux aquatiques Etat des lieux et pistes opérationnelles. 2025. hal-05082057

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# Phosphore : mieux gérer la ressource, mieux protéger les milieux aquatiques

## État des lieux et pistes opérationnelles

Synthèse du cycle de webinaires organisé par l'Office français de la biodiversité (OFB), de novembre 2022 à février 2023, en collaboration avec les agences de l'eau.

La pollution par le phosphore, cause majeure de l'eutrophisation des milieux aquatiques, a largement reculé au cours des années 1990 sous l'effet d'actions publiques. Cependant, depuis deux décennies, les concentrations stagnent et augmentent même dans certaines masses d'eau, entraînant ainsi leur dégradation et des impacts croissants sur les écosystèmes. Quelles en sont les raisons, entre legs des pratiques passées et apports actuels ? Comment le phosphore se retrouve-t-il dans les eaux ? Quels leviers techniques et/ou sociétaux permettraient de réduire les rejets à la source ou en limiter les flux ? Reposant sur un état des lieux du phosphore dans les milieux aquatiques, ces webinaires dressent un panorama des solutions et des pistes pour retrouver une trajectoire vertueuse, du traitement des eaux usées aux pratiques agricoles, et ouvrent la réflexion pour une gestion plus sobre et raisonnée de cette précieuse ressource.

## Nouveau chapitre de la gestion du phosphore en France

Sans phosphore, il ne peut y avoir de vie sur Terre : cet élément chimique, le onzième plus abondant de la croûte terrestre, est indispensable à la synthèse de l'ADN, à la formation des os, à la respiration ainsi qu'à la photosynthèse des végétaux. D'origine minérale ou organique, il est présent dans le sol sous diverses formes dont certaines seulement sont assimilables par les végétaux et les animaux. Il est aussi l'un des éléments dont le cycle a été le plus profondément transformé, au cours du xxᵉ siècle, notamment par le développement de l'agriculture intensive. Importé en France depuis les mines de roches phosphatées, dont l'essentiel des réserves mondiale est concentré dans quelques pays, il a été utilisé massivement comme engrais pour les cultures et l'est toujours pour celles destinées à l'alimentation des animaux d'élevage.

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

Nuage de mots créé lors du webinaire d'ouverture du 10 novembre 2022 : « Le phosphore, en un mot, qu'évoque-t-il pour vous (enjeu, problématique...) ? » Source : N. Bougon, 2022.

<figure><img src="image_3.png" /></figure>
<figure><img src="image_4.png" /></figure>

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 1. Cycle du phosphore avec ou sans perturbation anthropique (issu de Lemercier, 2003) ; extrait de la synthèse bibliographique de l'Étude sur l'origine et la dynamique du phosphore dans les milieux aquatiques en zone rurale (Source : Adict Solutions, 2024).</figcaption></figure>

Il a également fait l'objet de nombreuses
autres utilisations humaines à grande
échelle, notamment dans le secteur
des lessives et des détergents. En un
siècle d'usages et de mésusages, l'aug-
mentation très importante des flux de
phosphore du milieu terrestre vers les
systèmes aquatiques (Figure 1) s'est ainsi
imposée, avec l'azote comme le principal
« macropolluant » des sols et de l'eau et une
cause majeure des phénomènes d'eutro-
phisation observés dans les milieux d'eau
douce ou littoraux d'Europe.

Le concept des limites planétaires qui
définit un espace de développement
sûr et juste pour l'humanité est fondé
sur neuf processus biophysiques qui,
ensemble, régulent la stabilité de la
planète : le changement climatique, l'éro-
sion de la biodiversité, la perturbation des
cycles biogéochimiques de l'azote et du
phosphore, les changements d'utilisa-
tion des sols, l'acidification des océans,
l'utilisation mondiale de l'eau, l'appau-
vrissement de l'ozone stratosphérique,
l'augmentation des aérosols dans l'atmos-
phère, l'introduction d'entités nouvelles
dans la biosphère (source : CGDD,
2023¹). Au niveau international, la figure 2
montre que la limite relative à la perturba-
tion des cycles biogéochimiques de l'azote
et du phosphore est largement dépassée,
atteignant même la zone risque critique telle
que définie par Richardson et al., 2023².

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 2. Les neuf limites planétaires (Source : Azote pour Stockholm Resilience Centre, d'après Richardson et al., 2023).</figcaption></figure>

La contribution de la France au dépasse-
ment de la limite planétaire a été analysée
par le CGDD (2023). Si les quantités d'azote
et de phosphore vendues en France dimi-
nuent, le surplus d'azote sur le territoire
français reste au-dessus de la limite plané-
taire, alors que le surplus de phosphore et
les flux de phosphore rejetés en mer sont
en dessous de la limite planétaire.

La prise de conscience écologique des impacts de la pollution phosphorée n'est pas nouvelle ; elle s'est traduite depuis plusieurs décennies par une prise en compte réglementaire croissante, notamment à l'échelon européen avec la directive relative au traitement des eaux résiduaires urbaines (DERU, 1991), puis la directive cadre sur l'eau (DCE, 2000).

<footnote n="1">¹https://www.notre-environnement.gouv.fr/themes/societe/article/limites-planetaires</footnote>

<footnote n="2">²https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh2458</footnote>
Des progrès considérables ont été réalisés par le secteur de l'assainissement pour réduire les quantités de phosphore rejetées dans les eaux superficielles depuis les stations de traitement des eaux usées (STEU), tandis que des décisions de politique publique (interdiction des détergents phosphatés, abandon progressif des engrais au phosphore) ont considérablement réduit à la source les flux de phosphore anthropiques en France.

Pour autant, nous n'en avons pas fini avec les problèmes causés par le phosphore dans les milieux aquatiques. Depuis plusieurs années déjà, les agences de l'eau sonnent l'alerte : après un recul marqué dans les années 1990, les concentrations mesurées dans nos rivières et nos lacs ne baissent plus ; dans certains bassins versants, elles amorcent même une remontée sensible. En 2022, le paramètre phosphore était ainsi responsable de près d'un quart des déclassements de masses d'eau en état « moins que bon » pour la surveillance DCE et les projections d'évolution climatique laissent à penser que cette tendance risque de s'amplifier.

Il est donc temps de réapprêhender collectivement la problématique du phosphore et d'ouvrir un nouveau chapitre de la gestion de cette pollution en France. Une expertise scientifique collective, confiée par les ministères en charge de l'environnement et de l'agriculture au CNRS, à l'Ifremer et à Inrae a au préalable dressé un état des lieux des connaissances sur le phénomène d'eutrophisation et le rôle qu'y jouent les nutriments, Pinay et al., 2018). Pour poursuivre cette réflexion sous l'angle spécifique du phosphore, l'OFB, en collaboration avec les agences de l'eau, a conçu et organisé ce cycle de quatre webinaires consacré aux enjeux liés au phosphore en France, aux solutions opérationnelles dans le domaine de l'assainissement, à la thématique agricole et aux perspectives d'actions. Émaillés d'interventions expertes et de retours d'expérience, ces quatre rendez-vous ont rassemblé près de 70 acteurs professionnels de provenances très diverses (chercheurs, collectivités, agences de l'eau, bureaux d'études, acteurs de l'eau et de l'assainissement) pour un état des lieux actualisé de la pollution au phosphore en France, de ses causes et des voies permettant de mieux la gérer, aujourd'hui et demain.

## Phosphore dans les milieux aquatiques : une pollution toujours actuelle

La mise en œuvre de la DERU, en 1991, constitue la première date clé de la gestion de la pollution au phosphore en France : l'amélioration des performances des STEU qui en découle, ainsi que l'abandon progressif des phosphates dans les détergents, se traduisent au cours des années 1990 par un fort recul des quantités de phosphore rejetées vers les milieux aquatiques via les eaux résiduaires urbaines, qui en constituaient jusqu'ici la principale source. Dans le même temps, l'adoption de la loi sur l'eau en 1922, puis des schémas directeurs d'aménagement et de gestion des eaux (SDAGE), entraînant une diminution du recours aux engrais phosphatés, amorcent un recul de la pollution diffuse des bassins versants, d'origine essentiellement agricole. La décennie suivante voit l'adoption de la directive cadre sur l'eau, directive « englobante » qui structure depuis toutes les politiques européennes de l'eau : celle-ci instaure notamment une stratégie de surveillance systématique de l'état – chimique et écologique – de l'ensemble des masses d'eau, au service d'un objectif d'atteinte du « bon état ». Pour le paramètre phosphore, ce bon état correspond au non-dépassement de valeurs-seuils définies par type de masses d'eau : dans les cours d'eau, le seuil de bon état est de 0,2 mg/l de phosphore

total ($P_{tot}$) et de 0,5 mg/l de ions phosphates ($PO_4^{3-}$) ; dans les plans d'eau et les eaux de transition ou littorales, les objectifs sont fixés dans une gamme de valeurs, qui dépend du fonctionnement de la masse d'eau (dans les plans d'eau, ces valeurs s'étalent par exemple entre 12,9 et 89,6 µg/l de $P_{tot}$ mesuré dans la zone euphotique).

## En 2019, un quart des masses d'eau en condition phosphore « moins que bonne »

Le dispositif itératif de surveillance et de gestion de l'état des masses d'eau, un état des lieux alimentant un plan d'actions, constitue un formidable thermomètre de l'évolution des différentes pressions s'exerçant sur les milieux aquatiques. Concernant le paramètre phosphore, il permet de dresser un constat mitigé d'après Lionel Launois (Direction de l'eau et de la biodiversité, ministère en charge de l'Écologie).

L'évolution globale de cette pollution témoigne de l'**efficacité des mesures passées** : entre 2000 et 2019, les concentrations moyennes de phosphates dans les eaux de surface de France hexagonale ont globalement baissé de 37 % (Figure 3), soit une réduction plus importante que celle observée sur les nitrates. Durant la même période, les flux de phosphore à la mer³ ont diminué de 68 % : 11 900 tonnes en 2019 pour la France hexagonale, contre 36 900 tonnes en 2000 (source : exposé de L. Launois).

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 3. Tendance d'évolution de la concentration moyenne en phosphates dans les cours d'eau et plans d'eau de France hexagonale entre 2000 et 2019, en mg/l. Les points représentent la concentration moyenne mensuelle à l'échelle du territoire, les lignes violettes représentent la tendance de long terme et son intervalle de confiance à 95 %. (Source : exposé de L. Launois et EauFrance. Traitements : SDES, 2021).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_8.png" /></figure>

Sur cette période, la façade atlantique a reçu en moyenne annuelle la moitié du phosphore rejeté en mer par les cours d'eau en métropole. La façade Manche – mer du Nord a reçu 21 % et la Méditerranée, 29 %.

Cependant, cette décruve est nettement moins prononcée que celle observée pendant la période précédente (décennie 1990-2000). La courbe semble s'être stabilisée depuis 2010, et même s'orienter à nouveau à la hausse.

Cette inflexion est confirmée par les données du dernier état des lieux (2019) : à l'échelle nationale, a minima un quart des masses d'eau superficielles sont évaluées en état moins que bon pour la condition phosphore ($P_{tot} + P-PO_4$). Des signaux plus précis sont observés à l'échelle des bassins hydrographiques. Ainsi, en Seine-Normandie, 334 masses d'eau « cours d'eau » sont déclassées par le phosphore. Parmi celles-ci, 189 le sont par le phosphore diffus, nombre qui a doublé depuis l'état des lieux de 2013. En Loire-Bretagne, où sont situées d'importantes régions d'élevage, les principaux paramètres physico-chimiques déclassant l'état écologique sont le carbone organique dissous et le phosphore ; ce dernier est la première cause de dégradation de l'état des plans d'eau.

## Un « rebond » de la pollution au phosphore corrélé à la baisse des débits

Des éléments de constat plus précis ont été apportés dans le cas du bassin Rhin-Meuse¹, où le phosphore est le premier paramètre

macropolluant déclassant (un tiers des masses d'eau superficielles y sont déclassées par le $P_{tot}$ ou le $P-PO_4$). Une étude menée pour le compte de cette agence de l'eau par le bureau d'études Adict Solutions à partir des données issues de 544 stations de surveillance des eaux superficielles dans le bassin a établi que 39 % de ces stations connaissent une remontée des concentrations de phosphore au cours de la dernière décennie et que cette inversion de tendance concerne les deux tiers des stations ne respectant pas le seuil de bon état. L'étude a précisé la distribution des années d'inflexion de la courbe : celle-ci a lieu le plus souvent entre 2013 et 2016, sans influence nette du type de bassin versant considéré (dominante « assainissement », « forestière » ou « agricole »). Cette inflexion ne peut être expliquée par l'évolution des apports, qui sont globalement stables sur la période récente : l'analyse des chroniques hydrologiques menées sur 36 bassins versants laisse suggérer que la tendance à la baisse des débits de base, et donc une moindre capacité de dilution (en particulier en été), est bien la principale cause de la remontée des concentrations en phosphore dans le bassin. Les origines des dépassements de concentrations en $P_{tot}$ et $P-PO_4$ ont pu être identifiées à l'aide de paramètres d'accompagnement (Matières en suspension [MES], conductivité, ammonium, nitrates) et de la saisonnalité. L'étude établit ainsi que 58 % des dépassements ont lieu en été, contre 11 % seulement en hiver. Plus précisément, l'analyse de l'origine des dépassements observés sur les paramètres phosphore (Figure 4) montre que la majorité (54 %) apparaît liée aux rejets

d'assainissement par temps sec (période de temps pendant laquelle l'influence des pluies ou de la fonte de neige est négligeable en terme de débit) ; 24 % proviennent des rejets des systèmes d'assainissement par temps de pluie (forts débits) et les 22 % restants correspondent au ruissellement de surface sur les parcelles agricoles par temps de pluie ou à la remobilisation de phosphore contenu dans les sédiments du cours d'eau en période estivale.

Au regard de ces éléments, ce que l'on sait aujourd'hui du changement climatique en cours laisse peu de doute sur le fait que la remontée observée des concentrations de phosphore dans les masses d'eau superficielles est une tendance de fond, appelée à durer et à s'amplifier. Ainsi, la survenue d'étiages plus fréquents, durables et sévères en période estivale s'accompagnera, à rejets égaux, d'une recrudescence des dépassements liés aux rejets d'assainissement par temps sec. En parallèle, la survenue probable d'événements hydrologiques plus intenses (fortes pluies, crues) se traduira localement par une aggravation des phénomènes de remobilisation du phosphore présent dans les sols agricoles, ainsi que des rejets de phosphore depuis les STEU par temps de pluie. De cet état des lieux de la pollution au phosphore et de son évolution temporelle, il ressort ainsi un premier enseignement sans appel : malgré les efforts et les progrès réalisés, la problématique du phosphore dans les milieux aquatiques n'est pas résolue. Le temps est à nouveau à la recherche de réponses et de solutions pour mieux gérer ses flux et limiter ses impacts.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 4. Répartition de l'origine des dépassements en phosphore total et orthophosphates (concentrations supérieures au seuil du bon état DCE) estimée dans le bassin Rhin-Meuse, exprimée en % de dépassements totaux (Source : Adict Solutions, 2024).</figcaption></figure>

<footnote n="3">³ Source : notre-environnement.gouv.fr – portail produit par le Commissariat général au développement durable (CGDD), direction du ministère de la Transition écologique ; fiche thématique : L'évolution des flux d'azote et de phosphore à la mer depuis 2000</footnote>

<footnote n="4">⁴ Les travaux sont disponibles sur le site de l'Agence de l'eau Rhin-Meuse : https://cdi.eau-rhin-meuse.fr/Record.htm?idlist=2&record=19349505124911677879</footnote>
## Pollution au phosphore : sources, transfert, impacts

D'où vient ce phosphore présent en excédent dans nos milieux aquatiques ? Quelles voies de transfert emprunte-t-il pour gagner les rivières et les plans d'eau, et quels effets y provoque-t-il ? En complément aux données de surveillance présentées dans le chapitre précédent, il est à rappeler quelques éléments utiles sur les flux de phosphore dans les bassins versants français, issus pour l'essentiel de l'expertise scientifique collective « Eutrophisation » (Pinay et al., 2018).

À l'échelle nationale, les apports de phosphore aux milieux aquatiques proviennent pour environ 50 % de la pollution diffuse des sols, d'origine essentiellement agricole. Les 50 % restants relèvent de la pollution ponctuelle via les rejets des STEU : ce flux de phosphore, réduit dans des proportions variables (voir pp. 6-8, chapitre Assainissement), provient aujourd'hui en grande majorité des urines et des excréments de la population humaine – dont la ration alimentaire quotidienne en phosphore est d'ailleurs assurée pour près de 60 %, en France, par les produits d'origine animale.

Ce rapport entre phosphore diffus et ponctuel est cependant très variable d'un territoire à l'autre, selon la densité de population humaine ou le type d'agriculture qui y est pratiqué. Ainsi, les apports de phosphore à la Seine, dont le bassin versant est très urbanisé, proviennent à 75 % des sources ponctuelles (Nemery et al., 2007). Inversement, en Bretagne, la part du ponctuel n'est que de l'ordre de 30 %. De manière générale, les régions agricoles à dominante d'élevage sont celles où la part du phosphore diffus est la plus importante (Figure 5) : ce constat s'explique par le fait que le recours aux engrais phosphatés dans les cultures végétales s'est beaucoup réduit depuis les années 1980, tandis que les entrées via l'alimentation animale ont persisté. En comparaison, dans le cas de la pollution azotée, la part des apports ponctuels est beaucoup plus faible : généralement de l'ordre de 5 à 10 %.

Le cycle du phosphore est dépourvu de phase gazeuse : **son transfert vers les cours d'eau** (Figure 6) **depuis les sols agricoles où il est stocké s'effectue pour l'essentiel par ruissellement et écoulement de subsurface**, principalement lors des fortes pluies, avec une faible lixiviation (infiltration en profondeur dans les sols).

La capacité des sols à retenir le phosphore dépend de leur pH et de leur composition. Cette rétention est meilleure dans le cas de sols bien aérés avec un fort pourcentage de matières organiques. Elle reste cependant toujours transitoire, en l'absence de mécanisme d'élimination naturelle équivalente à la dénitrification.

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 5. Représentation de classe de teneur en phosphore assimilable des horizons de surface des sols agricoles de France, par canton (Source : Gis Sol, BDAT, 2011 ; IGN, Geofla, 2006).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 6. Cycle du phosphore et transfert dans les bassins versants (Source : CNRS, Inra, Irstea, 2017).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_12.png" /></figure>

La mobilité du phosphore dans les sols peut globalement être qualifiée de faible, et ses flux apparaissent infimes au regard des stocks présents dans les paysages et des apports naturels. Néanmoins, ces apports limités sont suffisants pour entraîner des effets considérables sur le fonctionnement écologique des milieux aquatiques d'eau douce, et in fine sur les milieux littoraux où le phosphore est apporté par les fleuves.

Ces impacts relèvent pour l'essentiel du phénomène d'eutrophisation anthropique, « syndrome d'un écosystème aquatique associé à la surproduction de matières organiques, induit par des apports anthropiques d'azote et de phosphore » (Pinay et al., 2018). Il se traduit notamment, dans les milieux d'eau douce ou les zones littorales proches d'un estuaire, par des proliférations végétales (algues et microalgues) dont les conséquences écologiques, sanitaires et socio-économiques peuvent être catastrophiques : anoxie, perte de biodiversité, développement de pathogènes ou de bactéries toxiques, associés à la perte d'attractivité des territoires et à des préju-dices sur certains usages (tourisme, pêche et navigation). Ces effets se produisent essentiellement durant la période estivale, lorsque les niveaux d'étiage s'accompagnent d'une augmentation des concentrations en nutriments et d'une baisse de la concentration en oxygène. Dans les milieux lentiques (cours d'eau à faible débit ou plans d'eau), ils peuvent être aggravés par les phénomènes de remobilisation du phosphore stocké dans les sédiments sous forme particulaire : en conditions d'anoxie, celui-ci redevient soluble et se trouve relargué dans la colonne d'eau, où il est à nouveau disponible pour les végétaux.

Ainsi, la maîtrise et la réduction des apports de phosphore apparaît-elle incontournable pour lutter contre l'eutrophisation, en particulier dans les milieux d'eau douce où il est admis que le phosphore en est le facteur limitant (à l'inverse des milieux marins, où l'eutrophisation est contrôlée par l'azote). Dans cette optique, il est possible et souhaitable d'agir à la fois sur les sources ponctuelles liées à l'assainissement (voir chapitre suivant) et sur la pollution diffuse d'origine agricole (voir pp. 10-12, chapitre *Phosphore agricole*).

## Assainissement : quelles solutions pour un meilleur abattement ?

La DERU de 1991, instaurant l'obligation pour chaque État membre de mettre en œuvre la collecte et le traitement des eaux usées des communes à des échéances prévues selon la sensibilité du milieu récepteur et la taille des agglomérations, a constitué un progrès sans précédent pour le secteur de l'assainissement. Les agences de l'eau ont investi plusieurs milliards d'euros dans le renouvellement du parc de STEU et le développement de solutions techniques plus performantes pour l'abattement des polluants, dont le phosphore. Cet investissement a cependant concerné essentiellement les STEU des grandes agglomérations, qui traitent la majorité de la charge organique à l'échelle nationale. Dix ans plus tard, l'adoption de la DCE et sa traduction dans les SDAGE ont impulsé une seconde vague de création d'ouvrages, dominée cette fois par les stations de petite taille (moins de 2000 équivalents-habitants [EH]). L'obligation d'adapter les conditions du rejet à ce que peut absorber le milieu récepteur, avec des limites réglementaires plus sévères dans les zones sensibles à l'eutrophisation, a cependant induit un important enjeu de mise en conformité, non résolu à ce jour pour nombre de ces petites stations, et que la mise à jour de la DERU va amplifier.

Un état des lieux du parc français de STEU et de leurs performances sur l'abattement du phosphore (voir l'encadré sur la p. 7)

a confirmé la relative faiblesse des rendements dans les installations de moins de 2000 EH. Au-delà de l'enjeu réglementaire associé, ce constat vient résonner avec les données issues de la surveillance des milieux récepteurs, qui mettent en évidence le rôle majeur des rejets ponctuels de phosphore, notamment par temps sec, dans les déclassements de masses d'eau liés à ce paramètre (pp. 3-4, chapitre *Phosphore dans les milieux aquatiques*).

## Procédés physico-chimiques : des marges d'amélioration identifiées

La recherche de solutions techniques pour un traitement plus efficace du phosphore, en particulier pour les petites collectivités, demeure un enjeu fort et l'objet de plusieurs travaux de recherche. Le groupe de travail EPNAC, qui s'intéresse à la gestion intégrée des eaux urbaines des petites et moyennes collectivités (https://www.epnac.fr/), mène notamment depuis 2020 une étude nationale visant, sur la base de données d'autosurveillance de 46 petites stations traitant le phosphore, à préciser les voies d'optimisation pour les cinq principaux procédés de déphosphatation physico-chimique : boues activées (BA), disques biologiques (DB), lit bactérien et filtre planté de roseaux (LB + FPR), filtre planté de roseaux (FPR), filtre planté de roseaux aéré. L'étude a pu mesurer les bonnes performances globales de ces différentes filières, BA et FPR aéré en tête (Figure 7) : chacune permet, si elle est bien mise en œuvre, d'atteindre les niveaux de rejets demandés.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 7. Performances comparées pour cinq traitements physico-chimiques de déphosphatation (Source : S. Besnault, 2023).</figcaption></figure>
L'étude a ensuite identifié, pour chaque procédé, un ensemble de recommandations opérationnelles visant à la fois à maximiser l'abattement du phosphore et à ajuster au mieux le dosage des différents réactifs chimiques mis en jeu, dans un contexte de forte hausse des prix

de certains produits (soude, chlorure ferrique...). La présentation (S. Besnault, Inrae) soulignait cependant que ces traitements physico-chimiques s'accompagnent toujours d'une augmentation de la technicité de l'exploitation, du temps passé et des coûts : leur mise en œuvre ne doit

s'envisager que lorsqu'il y a un intérêt avéré à traiter le phosphore (zones sensibles à l'eutrophisation) et toujours s'accompagner d'une réflexion sur les possibilités alternatives au traitement (réduction à la source, infiltration dans le sol...).

## Profil des STEU en France et évolution des performances

En France, la grande majorité (82,2 %) du parc de STEU est aujourd'hui constituée de petites stations, traitant les eaux usées des collectivités de moins de 2000 équivalents-habitants (EH) ; mais ces milliers de petits ouvrages, construits pour la plupart depuis 2007 sous l'impulsion de la DCE, ne reçoivent qu'une faible proportion (5,5 %) du total des charges polluantes arrivant à la STEU (« charges entrantes »). Inversement, les stations de plus de 100 000 EH ne représentent en nombre que 0,6 % du parc français... mais traitent à elles seules 47,3 % des charges entrantes. Les éléments chiffrés pour le bassin Rhin-Meuse (S. Garnaud-Corbel, OFB) montrent également une forte disparité dans les performances d'abattement de ces stations selon leur classe de capacité (Figure 8). Il en ressort, d'une part, que le phosphore est significativement moins bien abattu que l'azote ou la demande chimique en oxygène (DCO), toutes tailles de stations confondues, et d'autre part, que ses rendements sont nettement inférieurs dans le cas des stations de moins de 2000 EH.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 8. Évolution temporelle des rendements des STEU du bassin Rhin-Meuse par classes de capacité, pour le phosphore total, l'azote Kjedahl et la demande chimique en oxygène (d'après les données du Système d'information sur l'eau Rhin-Meuse [SIERM], 2024).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_15.png" /></figure>

En complément aux travaux du groupe Epnac, une étude de Mathieu Sperandio s'est intéressée plus particulièrement à l'une des filières classiquement utilisées en France : celle des boues activées à aération séquencée, avec ajout de chlorure ferrique. Le projet, baptisé Circrural 4.0 (2018-2021), a combiné études in situ et modélisation pour préconiser des durées et des fréquences minimales d'aération en fonction de la charge organique entrante. Afin d'éviter la perte de phosphore, il a également formulé des recommandations pour l'extraction et la gestion des boues (Figure 9). Ainsi, il est recommandé d'éviter d'accumuler des boues dans les bassins d'aération et de maintenir des purges régulières. Par ailleurs, il est nécessaire de rechercher l'optimum de la quantité de chlorure ferrique à employer, ceci ayant une incidence marquée sur la consommation énergétique de l'installation.

## Rétention sur filtres, épandage des boues... quelle gestion après l'assainissement ?

En matière d'assainissement, la problématique du phosphore ne se limite cependant pas au traitement des eaux usées : elle porte aussi sur le devenir du phosphore piégé par les installations (dans les boues) et, de plus en plus, sur les possibilités de récupérer cette ressource en voie de raréfaction. Dans cette optique, les filières visant la rétention pérenne du phosphore sur des supports solides peuvent constituer une solution pertinente. Parmi de nombreux matériaux testés, les filtres d'apatite, un matériau minéral capable de retenir le phosphore par précipitation, font l'objet de recherches depuis 1999. En alternative aux apatites granulées, produites industriellement mais dont les capacités de rétention du phosphore s'avèrent non pérennes, des travaux récents (L. Delgado-Gonzalez, Inrae) suggèrent que la poudre d'apatite naturelle pourrait offrir des performances intéressantes, stables dans le temps et adaptées aux contraintes opérationnelles des petites collectivités (Figure 10) ; le produit final apparaît par ailleurs compatible pour une valorisation du phosphore en tant que matière première pour la fabrication d'engrais.

En attendant des tests sur des installations réelles, une autre option envisageable pour la gestion du phosphore consiste à utiliser le sol naturel comme surface d'infiltration des eaux usées traitées. Cette approche, la plus intéressante économiquement, nécessite cependant de disposer d'une surface suffisante. Elle pose aussi la question d'un risque d'atteinte à la biodiversité des sols ou aux milieux aquatiques après ruissellement. Les mêmes réserves s'expriment quant au concept de « fertirrigation », ou réutilisation des eaux usées traitées pour l'irrigation, telle qu'elle se pratique déjà dans différents pays : ces eaux contiennent potentiellement encore des micropolluants (par exemple, des microplastiques) dont la réintroduction dans des cultures (surtout si elles sont vivrières) apparaît a minima problématique. L'épandage des boues pour valorisation

agricole pâtit des mêmes limites ; leur valorisation énergétique par méthanisation – ou leur incinération, avec possibilité de récupérer le P dans les cendres pour les grosses STEU – constituent d'autres alternatives émergentes, avec chacune leurs inconvénients.

À défaut de trancher la difficile question de la gestion des boues ou des eaux usées traitées, il aura été possible in fine de préciser les performances des filières de traitement du phosphore, leurs voies d'optimisation, mais aussi les coûts et la technicité associés : si ces possibilités bien réelles peuvent constituer localement une partie de la solution, la réduction de la charge polluante en amont apparaît plus que jamais incontournable pour une gestion durable de cette ressource.

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 9. Evolution des concentrations en phosphore (forme PO₄) et en matières en suspension (MLSS : mixed liquor suspended solids) dans un bassin d'aération en lien avec les purges de boues (Source : exposé de M. Sperandio).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Figure 10. Rétention du phosphore sur des apatites granulées (points bleu marin) et sur des apatites naturelles (points jaunes et orange) [Source : exposé de L. Delgado-Gonzalez].</figcaption></figure>
Révision de la DERU, vers de nouvelles obligations réglementaires

Le Parlement européen et le Conseil de l'Union européenne ont adopté en octobre 2024 une révision de la directive n°91/271 du 21 mai 1991 relative au traitement des eaux résiduaires urbaines dont le texte final devrait être publié en 2025. Dès son adoption, les états membres disposent d'un délai de 30 mois pour la transcrire dans leur droit national respectif. Les principales évolutions réglementaires marquantes apportées par ce texte sont :

* la mise en œuvre d'un système de collecte et d'un traitement secondaire pour toutes les agglomérations de plus de 1 000 EH (échéance au 31/12/2035) ;

* la réduction des rejets par temps de pluie (flux) à 2 % de la charge polluante collectée annuellement par temps sec. Cette mesure plébiscite l'utilisation de solutions fondées sur la nature et s'appliquera aux agglomérations de plus de 100 000 EH ou à celles comprises entre 10 000 et 100 000 EH si les déversements présentent un risque pour l'environnement ou la santé humaine, ou si ces déversements provoquent un non-respect de directives européennes en vigueur (DCE, directive baignade...). Cette obligation s'accompagne de la mise en place d'un plan de gestion des bassins versants (de 2033 à 2039) selon la taille de l'agglomération ;

* pour les STEU traitant plus de 150 000 EH, et pour les agglomérations de plus de 10 000 EH dont la ou les STEU rejettent en zones sensibles à l'eutrophisation (échéances progressives entre 2033 et 2045), la mise en place d'un traitement tertiaire de l'azote et du phosphore. Pour ce dernier paramètre, les objectifs sont renforcés par rapport à la précédente directive (Tableau 1) ;

* l'intégration d'un traitement quaternaire pour certains micropolluants (12 substances) avec un objectif de performance minimal de 80 %. Cette obligation concernera les STEU des agglomérations d'assainissement d'une taille supérieure à 10 000 EH et dont les rejets s'effectuent dans des zones à enjeux à micropolluants (à définir), et celles traitant une charge polluante de plus de 150 000 EH (échéances progressives entre 2033 et 2045). Cette disposition sera soutenue financièrement par l'application d'une responsabilité élargie des producteurs de médicaments à usages humains et de produits cosmétiques (recouvrement d'au moins 80 % des coûts d'investissement et de fonctionnement du ou des traitements installés) ;

* pour la gestion des boues produites, la directive appelle à privilégier le recyclage et la valorisation, ainsi que la réutilisation du phosphore qui y est contenu dont le seuil à adopter sera fixé ultérieurement ;

* la promotion de la réutilisation des eaux usées traitées (REUT), notamment dans les zones soumises à un stress hydrique ;

* sur le volet énergie, des audits énergétiques tous les 4 ans sur les STEU et leurs systèmes de collecte devront être réalisés. À horizon 2045, au niveau national et de façon progressive, l'énergie consommée par les STEU de plus de 10 000 EH devra être produite par des ressources renouvelables ;

* le lancement d'une surveillance stricte de plusieurs paramètres de santé publique (virus connus et agents pathogènes émergents), de polluants chimiques (tels que les PFAS), les microplastiques et la résistance aux antimicrobiens. Cette surveillance sera déployée dans les eaux usées (entrée et/ou sortie de STEU), dans les boues (en cas de REUT agricole) et au niveau des déversoirs d'orage (par temps de pluie).

<table><caption>Tableau 1. Performances de traitement attendues pour le phosphore par la nouvelle directive (en concentration et en rendement) [ZS : zone sensible à l'eutrophisation] (Source : S. Garnaud-Corbel, 2023).</caption><thead><tr><th>Taille de l'agglomération d'assainissement (en EH)</th><th>Objectifs DERU 1</th><th>Objectifs DERU 2</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">10 000 à 100 000</td><td>2 mg.l<sup>-1</sup> (ZS)</td><td>0,7 mg.l<sup>-1</sup> (ZS)</td></tr><tr><td>80 %</td><td>87,5 %</td></tr><tr><td rowspan="2">100 000 à 150 000</td><td>1 mg.l<sup>-1</sup> (ZS)</td><td>0,7 mg.l<sup>-1</sup> (ZS)</td></tr><tr><td>80 %</td><td>87,5 %</td></tr><tr><td rowspan="2">&gt; 150 000</td><td>1 mg.l<sup>-1</sup> (ZS)</td><td>0,5 mg.l<sup>-1</sup> (ZS)</td></tr><tr><td>80 %</td><td>90 %</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_18.png" /></figure>

## Phosphore agricole : des voies pour réduire les apports et limiter le transfert

Élément nutritif indispensable à tous les êtres vivants, le phosphore joue des rôles physiologiques et structuraux majeurs dans le développement des plantes, qui le concentrent à un taux de l'ordre de 1 mg par gramme de poids sec. Une déficience même modérée en phosphore se traduit par une réduction de la croissance foliaire. Or, sa biodisponibilité est étroitement contrôlée par les interactions physico-chimiques entre le système racinaire et le sol : les racines n'absorbent le phosphore que sous la forme d'ions $HPO_4^{2-}$ ou $H_2PO_4^-$, lesquels sont réap-provisionnés par diffusion depuis la phase solide. Cette disponibilité dans les sols a été fortement accrue, au cours du $xx^e$ siècle, par des apports massifs d'engrais phosphatés : entre les années 1960 et 2000, le doublement de la production céréalière mondiale s'est ainsi accompagné d'une multiplication par 3,5 de l'usage des engrais P, issus en quasi-totalité de roches minérales (voir l'encaadré ci-contre). Les apports anthropiques représentent aujourd'hui environ 50 % de la fertilité en phosphore des sols mondiaux, avec de fortes disparités géographiques (ce chiffre monte à 60 % en Europe et en Amérique du Nord, contre seulement 30 % en Afrique).

### En France, un bilan phosphore différent selon les régions

Les pratiques de fertilisation phosphatée en France ont évolué depuis le siècle dernier : dans les années 1970, le raisonnement basé sur l'analyse de terre par extraction chimique et des valeurs-seuils empiriques a conduit à retenir pour les apports de P des seuils hauts, « sécuritaires par excès ». Cette approche a été revue dans les années 1990, avec notamment la modulation des seuils en fonction des besoins des espèces cultivées et la prise en compte du passé récent de fertilisation, entraînant une forte réduction des livraisons d'engrais P en France, divisés par quatre depuis les niveaux records des années 1970. L'excédent du bilan de phosphore dans les sols français s'est réduit en conséquence, passant

de +18kg ha⁻¹ en 1990 à +4kg.ha⁻¹ en 2006. Ce bilan, qui reste nettement excédentaire au niveau national, masque cependant de grandes hétérogénéités interrégionales. Ainsi, la région Bretagne, à forte production animale, affiche sur la période récente un solde de +17,3 kg.ha⁻¹, qui s'explique essentiellement par le phosphore importé via l'alimentation du bétail. En comparaison, dans la région Centre, dominée par les cultures céréalières, l'équilibre est presque atteint à +0,5 kg.ha⁻¹ (Senthilkumar et al., 2011⁵).

Ces données illustrent la part prépondérante des filières d'élevage intensif dans les apports actuels de phosphore sur les bassins versants agricoles français. Elles plaident sans équivoque pour une évolution du système agro-alimentaire vers une consommation moins carnée, qui apparaît décisive pour une meilleure gestion

du phosphore comme de nombreuses autres ressources (voir pp. 12-15, chapitre Vers une approche intégrée de la gestion du phosphore). Cependant, à productions constantes, différents leviers peuvent être actionnés pour rendre le système actuel plus efficace et sobre en phosphore (S. Pellerin). **Le rapprochement des cultures et de l'élevage** offre d'importants bénéfices pour son recyclage, favorisant la substitution des engrais minéraux par des engrais organiques, et celle d'aliments importés par des aliments produits localement. Des sources alternatives renouvelables (boues et urines humaines) peuvent également être mobilisées. Il est en outre possible **d'accroître l'efficacité du prélèvement et de l'utilisation du P par les plantes**, notamment par l'association symbiotique de champignons avec les racines de plantes ou par une meilleure localisation des apports.

### Phosphore, ressource non renouvelable

Le phosphore utilisé pour la fabrication d'engrais est aujourd'hui, en quasi-totalité, d'origine minérale : il provient de roches phosphatées dont les gisements sont concentrés dans seulement quelques pays – et surtout au Maroc qui détient 70 % des réserves commerciales mondiales. Le secteur des engrais est le principal débouché de cette activité minière : il consomme plus de 80 % des quantités extraites annuellement, qui dépassent les 20 millions de tonnes. Ressource non renouvelable, les roches phosphatées connaîtront dans les prochaines décennies leur pic d'extraction, dont l'échéance reste soumise à controverse (Figure 11). Avec leur raréfaction, combinée à une augmentation globale de la demande et des coûts d'extraction, le phosphore pourrait ainsi devenir à terme un véritable enjeu de sécurité alimentaire pour les pays de l'Union Européenne. C'est l'autre grande raison pour prendre soin du stock de phosphore importé dans nos sols agricoles et de limiter ses transferts au sein des bassins versants.

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Figure 11. Courbe du pic de phosphore indiquant un pic d'extraction d'ici 2033 (D. Cordell et S. White, 2011).</figcaption></figure>

<footnote n="5">⁵K. Senthilkumar, T. Nesme, A. Mollier, S. Pellerin. Regional-scale phosphorus flows and budgets within France: the importance of agricultural production systems. *Nutrient Cycling in Agroecosystems*, 2012, 92 (2), pp.145-159. (10.1007/s10705-011-9478-5). (hal-02648668).</footnote>
## Des leviers paysagers et agronomiques pour limiter les transferts

En parallèle de ces leviers favorisant le recyclage et la réduction des besoins en phosphore, une marge de progression considérable réside dans une meilleure maîtrise du ruissellement, qui permet à la fois de réduire la pollution diffuse des milieux aquatiques et de tirer le meilleur parti du stock de phosphore hérité des pratiques de fertilisation passées. Le rôle de l'organisation spatiale des paysages (distance des parcelles à la rivière, présence de haies, zones tampons...) s'avère particulièrement marqué dans le cas du phosphore en raison de sa faible mobilité dans le sol. Il convient également de remarquer l'intérêt des différents types de zones tampons (Figure 12) et leurs rôles complémentaires à l'échelle du paysage dans l'interception et l'atténuation des flux de polluants d'origine agricole.

### Les zones tampons dites sèches
(bandes enherbées, zones ripariennes, haies...) constituent des atouts précieux pour limiter l'écoulement diffus du phosphore : les bilans d'interception établis dans la littérature donnent des valeurs de l'ordre de 4 à 8 kg de P par hectare et par an stockés dans le sol, auxquels s'ajoutent 4 à 13 kg de P par hectare et par an captés par la végétation – qui peuvent être exportés du système. L'efficacité de ces interfaces paysagères plafonne cependant au-delà de

5 à 6 m de largeur ; l'accumulation du P dans le sol présente en outre un risque de relargage à terme. En complément, les zones tampons humides (fossés, mares...), naturelles ou artificielles, jouent un rôle majeur pour l'interception des flux polluants charriés par les ruissellements, avant leur arrivée à la rivière. Cette fonction d'interception du P repose sur la combinaison de processus physiques (sédimentation, puis sorption plus ou moins durable dans le substrat) et de processus biologiques (assimilation par les végétaux et processus enzymatiques). Là encore, des études menées notamment en Europe du Nord ont permis d'en estimer l'efficacité : de 3 à 15 kg de phosphore interceptés par hectare et par an, avec une moyenne de 10 kg.ha⁻¹.an⁻¹ – un chiffre qui a cependant tendance à se réduire au fil des années. Outre le rôle des aménagements paysagers, d'autres pistes relevant davantage des pratiques agronomiques peuvent également contribuer à limiter le ruissellement et l'érosion des sols (J. Depasse, Adict Solutions) : le développement des itinériaires culturaux sans labour ou à faible labour, la réalisation de semis précoces, la rotation des cultures ou encore l'accroissement de la couverture végétale dans les champs.

### Quand les efforts portent leurs fruits : le cas de la retenue de Ribou (49)

Changements de pratiques et réduction des intrants, leviers pour favoriser le recyclage du phosphore à l'échelle des exploitations, rôle

des infrastructures paysagères et des zones tampons pour limiter le transfert au sein des bassins versants... la « boîte à outils » pour une meilleure préservation des milieux aquatiques vis-à-vis du phosphore d'origine agricole apparaît bien remplie. Ces différents leviers, complémentaires, sont déjà actionnés avec succès dans certains territoires sensibles à l'eutrophisation – en particulier autour de captages d'eau potable, où l'enjeu phosphore fait l'objet d'une action coordonnée de la collectivité et des acteurs agricoles. C'est le cas par exemple sur le captage de la retenue de Ribou, dont les 87 ha constituent la principale ressource en eau potable pour les 26 communes de l'agglomération de Cholet (49). L'Agglomération du Choletais (C. Puaud) a déployé un panel d'actions autour de cette retenue, marquée au début des années 2000 par une forte eutrophisation liée aux apports de phosphore dans le bassin. Appuyé sur une caractérisation précise des flux de polluants (2004) et un travail de médiation au long cours, le plan d'actions engagé localement agit à la fois sur les pratiques agricoles (pérenniser l'agriculture bio, éviter la disparition des prairies et favoriser les mesures agro-environnementales) et sur l'aménagement du territoire (bocage et haies en rupture de pente, restauration écologique des ruissseaux et des zones humides et création de zones tampons). Ces actions portent leurs fruits : entre 2000 et 2017, la part de surface agricole utile exploitée en bio est passée de 4,7 % à 18,2 % sur le bassin versant de Ribou ; dans le même temps, les surfaces en herbe sont passées de 50 % à 62 %.

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>Figure 12. Une grande variété d'infrastructures paysagères contribue à limiter les transferts de P au sein des bassins versants agricoles (Source : C. Catalogne et al., AFB, Irstea, 2017).</figcaption></figure>
Quant à la concentration annuelle en phosphore total dans les eaux de la retenue, elle a été divisée d'un facteur 20 en deux décennies (Figure 13).

## Vers une approche intégrée de la gestion du phosphore

Les chapitres qui précédent ont identifié des marges de progression et des pistes opérationnelles dans les domaines respectifs de l'assainissement et de l'agriculture pour mieux gérer les flux de phosphore dans leurs contours actuels. Mais, au-delà de ces recommandations et perspectives pragmatiques, il ressort des données et des études présentées la nécessité d'un véritable changement de paradigme dans le rapport de notre société à la ressource phosphore. Dans quelle mesure les filières agricoles françaises peuvent-elles développer de nouveaux modèles de production, dans lesquels le recours au phosphore importé tendrait à disparaître au profit d'une gestion circulaire et durable ? Comment les systèmes de collecte et d'assainissement des eaux usées peuvent-ils se réinventer, pour passer d'une approche essentiellement curative (la recherche d'amélioration des performances des STEU) à une véritable logique de réduction à la source des flux ?

## Recycler le phosphore des STEU : des procédés gourmands en énergie et en réactifs

Pour progresser vers une gestion circulaire de la ressource, un premier axe de travail, déjà évoqué au chapitre Pollution au phosphore (pp. 5-6), porte sur la valorisation et le recyclage du phosphore capté par les réseaux d'assainissement. Une ressource renouvelable s'il en est, et d'origine essentiellement domestique : 60 à 98% du phosphore ingéré par les animaux, humains compris, sont excrétés – pour environ deux tiers via les urines, et un tiers via les fèces. Face aux questionnements sanitaires et sociaux, déjà évoqués, que pose la réutilisation de cette ressource « brute », plusieurs procédés industriels, visant la récupération du P à différentes étapes du traitement des eaux usées, sont déjà opérationnels et mis en œuvre dans certains pays européens. Quatre d'entre eux ont fait l'objet d'études conduites par l'OFB (ex-Onema et Agence française de la biodiversité) et Inrae (ex-Irstea) entre 2013 et 2018 pour préciser leur intérêt et leur impact environnemental. Trois de ces procédés portent sur la récupération du phosphore sous forme de struvite (minéral de la famille des phosphates hydratés, qui se forme sous certaines conditions au cours du traitement) : avant l'étape de digestion aérobie, à l'issue de celle-ci ou après déshydratation. Le dernier consiste à le récupérer sous

forme de phosphate de calcium et de sodium, après l'incinération des boues (Figure 14).

Pour chacune de ces filières de récupération, l'équipe a établi une analyse de cycle de vie rigoureuse, précisant notamment la proportion de phosphore récupérée, la consommation d'électricité et de réactifs chimiques ainsi que l'empreinte carbone associés, en comparaison avec les besoins liés à la production de la même quantité de phosphore par l'industrie minière. Les résultats n'incitent qu'à un enthousiasme modéré : par rapport à la production du phosphore minéral, certaines filières de récupération du P s'avèrent moins vertueuses d'un point de vue environnemental : le poids représenté par la consommation énergétique et celle de produits chimiques est défavorable. Seul le scénario « récupération après digestion aérobie » consomme moins de réactifs que la filière minérale, mais il pâtit d'une consommation électrique et de coûts de transport élevés, tout en récupérant une proportion moins importante de P que les autres procédés. En l'état actuel, le recyclage du phosphore des STEU pour la fabrication d'engrais « déchets-sourcé » demeure donc essentiellement une question de recherche : les procédés doivent encore gagner en efficacité et réduire leur usage de réactifs chimiques pour devenir une véritable option opérationnelle, appuyée sur une équation économique viable.

<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>Figure 13. Évolution de la concentration annuelle totale de phosphore dans la retenue de Ribou entre 1986 et 2021. PA : plan d'action (Source : exposé de C. Puaud).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Figure 14. Localisation au sein d'une filière de traitement des eaux usées (files eau et boue) des quatre procédés de récupération du P (Source : exposé de M. Pradel).</figcaption></figure>
## Vers une gestion intégrée du phosphore : repenser les réseaux d'eau urbains

Si les possibilités techniques de recyclage du phosphore dans les réseaux d'assainissement actuels apparaissent aujourd'hui difficilement accessibles, une partie de la solution pourrait passer par des évolutions de ces réseaux eux-mêmes. Des marges de manœuvre existent notamment dans la gestion des eaux pluviales, qui constituent, du moins dans les villes où le réseau de collecte est unitaire (infrastructure partagée pour la collecte et le transport des eaux usées et des eaux pluviales) l'une des causes des rejets ponctuels de P par les STEU (et le réseau) lors des épisodes de fortes pluies. L'un des volets de l'étude menée par Adict Solutions pour l'AERM sur les solutions opérationnelles pour réduire les apports de phosphore aux eaux de surface (J. Depasse, Adict Solutions) s'est intéressé à cette thématique en identifiant des pistes concrètes dans l'aménagement urbain. Certaines visent à limiter le transport de l'eau de pluie (création de canaux et de rigoles)

ou à stocker celle-ci (cuvettes et bassins de rétentions, réservoirs d'orage...), d'autres contribuent à favoriser son infiltration, rejoignant ainsi les politiques à l'œuvre pour la désartificialisation des sols et la végétalisation des villes : bassins et tranchées d'infiltration, bandes enherbées, toitures végétalisées, parcs forestiers urbains...

Toujours en matière de réseaux d'assainissement, une autre évolution aurait un impact décisif sur les flux de phosphore : il s'agit de la mise en place de réseaux séparant à la source les eaux « noires » (les effluents des WC, qui contiennent la majorité du phosphore émis par une collectivité, Figure 15) des autres eaux usées. Une telle infrastructure aurait l'avantage de réduire très fortement les apports de P (mais aussi d'autres contaminants comme les résidus de médicaments) aux STEU et donc aux cours d'eau, mais aussi d'offrir des possibilités inédites de recyclage ou de valorisation de la matière organique. Elle est notamment expérimentée en Allemagne dans le cadre du projet Jenfelder, à l'échelle de 330 appartements où cette

séparation à la source est mise en œuvre de manière intégrée avec certains aménagements cités plus haut pour la gestion du pluvial.

## Vers une société sobre en phosphore : pour une refonte du système agro-alimentaire

La question des urines et des matières fécales humaines est désormais reconnue par un nombre croissant d'acteurs de l'eau et des collectivités comme l'un des principaux leviers pour réduire la pollution ponctuelle des milieux aquatiques. Après des décennies de développement de la logique de gestion des excretas par les réseaux d'assainissement, dont nous voyons aujourd'hui les limites, le débat est réouvert en France, et différents projets de recherche, à l'image du programme OCAPI piloté par le LEESU (Laboratoire eau environnement et systèmes urbains), étudient les voies techniques et sociétales pour s'en extraire. Des projets concrets ont été menés à l'école de Saint Germé (32), ou par l'association la Fumainerie à Bordeaux.

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>Figure 15. Composition des eaux usées produites quotidiennement par un habitant de l'île-de-France. Les urines et les matières fécales ne représentent que 1,5 % du volume produit, mais près de 70 % du phosphore (Source exposé de J. Le Noë et F. Esculier).</figcaption></figure>
En 2020, le premier projet français de quartier urbain avec séparation à la source a été lancé à Paris (14e) dans le quartier Saint-Vincent-de-Paul. En parallèle de ces réalisations encore expérimentales, les toilettes sèches suscitent depuis quelques années un intérêt croissant dans les franges les plus sensibilisées de la population.

Cette évolution n'est pourtant que l'une des composantes du profond changement qui reste à mener vers une gestion sobre et durable du phosphore (et des autres ressources) par notre société : celui-ci se joue, pour une part cruciale, dans la transition du système agro-alimentaire. Une analyse de l'historique chiffré de l'économie du phosphore en France montre que l'essor de l'industrie agro-alimentaire productiviste pendant les Trente Glorieuses s'est accompagné d'un gonflement déraisonnable des flux de P importé – et des impacts environnementaux associés (Le Noë et al., 2020). Après avoir culminé au cours des années 1970 et 1980, ces flux se sont stabilisés aujourd'hui à des niveaux moindres mais qui demeurent excessifs, tandis que le stock de P accumulé dans les sols constitue un précieux héritage dans la perspective de la transition agroécologique, laquelle permettrait un arrêt complet de l'importation de phosphore fossile à une échéance de seulement quelques années. Avec d'autres, ce duo de chercheurs défend la thèse d'une trajectoire à la fois souhaitable et possible pour réussir cette transition. Celle-ci implique bien sûr une trans-formation en profondeur de nos régimes alimentaires, composés aujourd'hui à 58 % de produits d'origine animale pour les Européens (Billen et al., 2021 cité dans l'exposé de J. Le Noë et F. Esculier) : ramener cette proportion à 30 % d'ici à 2075, dans un régime « demitarien » et équitable, constituerait un objectif suffisant. En parallèle, les modes de production agricoles doivent poursuivre et amplifier la transition qu'ils ont amorcée : la généralisation de l'agriculture biologique, le développement de rotations longues laissant de la place aux légumineuses, ainsi que l' reconnexion déjà évoquée des cultures et de l'élevage, en sont les grands principes. En conclusion, les auteurs soulignent le caractère décisif de cette transition, bien au-delà de la seule problématique du phosphore. Il s'agit in fine de mettre en œuvre une politique biogéochimique globale des nutriments (carbone, azote, phosphore, potassium...), et plus largement d'œuvrer à

une approche intégrée du nexus eau-santé-alimentation : produire mieux, manger mieux, consommer moins de ressources, préserver l'eau et les milieux naturels.

Conclusion

À l'issue de ce cycle de webinaires, c'est d'abord un panorama actualisé de la pollu-tion des milieux aquatiques français par le phosphore qui a été dressé par l'OFB, les agences de l'eau et leurs partenaires. Il en ressort que cette problématique, contenue sous l'effet des actions publiques pendant deux décennies, n'est en réalité pas résolue: au contraire, elle est appelée à regagner en sévérité dans les décennies à venir. Les données de terrain et les études présentées confirment le rebond des concentrations en phosphore dans les masses d'eau observé depuis plusieurs années et en précisent l'origine: les sources diffuses (ruissellement depuis les sols agricoles) et ponctuelles (rejets d'assainissement) y contribuent dans les proportions comparables au niveau national, avec d'importantes hétérogénéités selon les régions. À flux d'entrée constants, le contexte du changement climatique, marqué par des étiages estivaux plus sévères et prolongés (augmentation des concentrations en nutri-ments) et par des épisodes de précipitation plus intenses (augmentation du ruissellement dans les bassins versants et des surverses dans les réseaux et STEU) induira une dispo-nibilité accrue du phosphore dans les milieux aquatiques – et donc une aggravation des problèmes écologiques, sanitaires et écono-miques associés à l'eutrophisation.

Une fois ce constat établi, il reste à identifier les voies d'une meilleure gestion du phos-phore, visant à la fois à mieux préserver l'eau et la biodiversité et à faire une utilisa-tion plus sobre et rationnelle de la ressource phosphore. Des voies concrètes existent pour progresser dans cette optique. Dans le secteur de l'assainissement, différents travaux de recherche appliquée ont mis en évidence des marges de progression réelles pour l'abattement du phosphore par les procédés physico-chimiques, en parti-culier dans les petites STEU qui présentent aujourd'hui des performances significative-ment moins élevées que le reste du parc national sur ce paramètre. D'autres travaux ont exploré quelques solutions émergentes pour la rétention du phosphore en sortie des

STEU ou pour sa récupération, en vue de le recycler, à différentes étapes des procédés d'assainissement. Ces pistes, dont certaines pourraient être opérationnelles à court terme, sont cependant associées à des coûts signi-ficatifs ; elles trouveront sans doute leur place dans la boîte à outils de la gestion du phos-phore, mais ne se substitueront en aucun cas à la poursuite des efforts pour limiter à la source les flux de phosphore à traiter par les STEU. Dans le tissu urbain, un ensemble d'évolutions (pour certaines déjà engagées) pourraient concourir à cet objectif : une meil-leure gestion des eaux pluviales apparaît possible à court terme par le déploiement d'infrastructures relativement simples, tandis que la séparation à la source des eaux noires (effluents des WC) aurait un effet majeur sur les sources ponctuelles de phosphore.

En parallèle, l'autre grand terrain d'actions se situe du côté des sources diffuses de phosphore, dans les bassins versants. Un premier enjeu consiste à limiter le transfert du phosphore au sein du paysage agricole : différents travaux ont confirmé et précisé tout l'intérêt, dans cette optique, des infra-structures paysagères comme les haies, les bandes enherbées, les zones tampons humides ou sèches. Quant à la réduction des flux entrants, soit l'objectif d'une moindre utili-sation de phosphore minéral importé aux fins de fertilisation, elle sera possible au moyen d'un ensemble de leviers agronomiques aujourd'hui identifiés. Avec la diversification des cultures, la reconnexion culture-élevage y tient une place centrale : elle favorise la substitution du phosphore minéral, non renouvelable, par des fertilisants organiques produits localement.

L'ensemble de ces leviers d'action, à la ville comme à la campagne, s'inscrivent plus largement dans le cadre d'une économie plus sobre et intégrée de la ressource phos-phore par nos sociétés. Elle passera dans les décennies qui viennent par une refonte en profondeur du système agro-alimentaire, en lien notamment avec une réduction signi-ficative de la proportion d'aliments d'origine animale dans notre régime alimentaire. L'accompagnement de cette évolution sociétale vers davantage de sobriété, à la fois possible et hautement souhaitable bien au-delà de la seule problématique du phos-phore, s'impose dès aujourd'hui comme un enjeu de première importance pour les politiques publiques et la sphère citoyenne dans son ensemble.
<figure><img src="image_24.png" /></figure>

# Voies pour une meilleure gestion du phosphore

## Vers une économie sobre et intégrée de la ressource

### Limiter le flux de P à traiter en STEU

Meilleure gestion des eaux pluviales : limiter le transport de l'eau de pluie dans les réseaux unitaires en favorisant son infiltration à la source

Séparation à la source des eaux noires

### Améliorer l'abattement du P des petites STEU

P. ex. par des traitements physico-chimiques, s'il y a un intérêt avéré à traiter le phosphore (augmente la technicité de l'exploitation, le temps passé et les coûts)

### Recycler le P

Rétention du phosphore en sortie des STEU : utiliser la poudre d'apatite naturelle, le sol comme surface d'infiltration, la fertirrigation ou la valorisation énergétique par méthanisation des boues pour récupérer le P dans les cendres

### Limiter le transfert de P dans les BV

Déploiement des infrastructures paysagères (p. ex. bandes enherbées, zones tampons, haies) : réduire la pollution diffuse des milieux aquatiques, tirer le meilleur parti du stock de phosphore hérité des pratiques de fertilisation passées

### Réduire des flux entrants aux champs

Leviers agricoles pour rendre le système actuel plus efficace et sobre en phosphore : diversifier les cultures, reconnecter la culture et l'élevage (substituer le P minéral, non renouvelable, par des fertilisants organiques produits localement)

Synthèse des pistes d'action pour une meilleure gestion du phosphore.

## Pour en savoir plus :

* Pinay G., Gascuel C., Menesguen A., Souchon Y., Le Moal M., Levain A., Etrillard C., Moatar F., Pannard A. et Souchu P. (2018). *L'eutrophisation : manifestations, causes, conséquences et prédicibilité*. Éditions Quae, « Matière à Débattre et Décider », ISBN 978-2-7592-2756-3, 175 p.

* Follain S., Schvartz C., Denoroy P., Villette C., Saby N. P. A. et al. (2009). A method for assessing available phosphorus content in arable topsoils over large spatial scales. *Agronomy for Sustainable Development*, 29 (2), pp. 371-379. ff10.1051/agro:2008046ff. ffhal-00886412.

* Starck T., Esculier F. (2024). Nutriments dans les eaux usées : premier bilan national détaillé d'une déperdition de ressources stratégiques. *Eaux urbaines*, 7/8 2024. Disponible sur : https://astee-tsm.fr/articles/tsm-78-2024-etude-starck/

* https://www.notre-environnement.gouv.fr/themes/societe/article/limites-planetaires

* Fiche thématique du CGDD : *L'évolution des flux d'azote et de phosphore à la mer depuis 2000*. Disponible sur : https://www.notre-environnement.gouv.fr/themes/biodiversite/les-milieux-littoraux-et-marins-ressources/article/l-evolution-des-flux-d-azote-et-de-phosphore-a-la-mer-depuis-2000?type-ressource=liens&ancreretour=ancreretour1346&lien-ressource=5177&theme-ressource=441

* AERM, Adict Solutions (2024). *Étude sur l'origine et la dynamique du phosphore dans les milieux aquatiques en zone rurale*, documents techniques.

L'ensemble des interventions et des échanges en vidéo, ainsi que les supports de présentation, sont disponibles sur le portail documentaire de l'OFB : https://professionnels.ofb.fr/fr/node/1659/.

## LES
Rencontres

Directeur de la publication : Olivier Thibault

Coordination : Daria Khliustova

Rédaction : Laurent Basilico, Nolwenn Bougon (OFB),
Stéphane Garnaud-Corbel (OFB)

Réalisation : Second Regard

Impression : Estimprim

Éditeur : OFB - 12, cours Lumière - 94300 Vincennes

Disponible sur : https://professionnels.ofb.fr/fr/node/1964

ISBN web : 978-2-38170-211-7

ISBN print : 978-2-38170-212-4

Gratuit

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RÉPUBLIQUE
FRANÇAISE

Liberté
Égalité
Pratique

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OFB
OFFICE FRANÇAIS
DE LA BIODIVERSITÉ

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GRAND SUD-OUEST
AGENCE DE L'EAU ADOUR-GARONNE

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agence de l'eau
Loire-Bretagne

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AGENCE
DE L'EAU
RHIN-MÉUSE