I. Principaux scénarios d'application
Les capteurs de qualité de l’eau au Brésil sont principalement déployés dans les scénarios clés suivants :
1. Systèmes d'approvisionnement en eau et de traitement des eaux usées en milieu urbain
Étude de cas : SABESP (Société d'assainissement de base de l'État de São Paulo), le plus grand service public d'eau d'Amérique latine, utilise largement des capteurs de qualité de l'eau multiparamètres dans tout son réseau d'approvisionnement, des réservoirs aux usines de traitement des eaux.
Scénarios :
Surveillance de l'eau de source : surveillance en temps réel de paramètres tels que le pH, l'oxygène dissous (OD), la turbidité, la densité algale (chlorophylle-a) et les alertes de cyanobactéries toxiques dans les grands systèmes de réservoirs (par exemple, le système Cantareira) pour garantir la sécurité de l'eau brute.
Contrôle du processus de traitement : les capteurs présents dans les usines de traitement sont utilisés pour contrôler avec précision le dosage des produits chimiques (par exemple, les coagulants, les désinfectants) pendant les processus tels que la coagulation, la sédimentation, la filtration et la désinfection, améliorant ainsi l'efficacité et réduisant les coûts.
Surveillance du réseau de distribution : Des points de surveillance sont installés sur l'ensemble du vaste réseau urbain de distribution d'eau afin de suivre en temps réel le chlore résiduel, la turbidité et d'autres indicateurs. Cela garantit la sécurité de l'eau du robinet pendant son transport et permet d'identifier rapidement les contaminations.
2. Surveillance des rejets d'eaux usées industrielles
Étude de cas : L’Institut brésilien de l’environnement et des ressources naturelles renouvelables (IBAMA) et les agences environnementales de l’État.
Scénarios :
Surveillance de la conformité : Les industries à haut risque de pollution (p. ex., pâtes et papiers, mines, produits chimiques, transformation alimentaire) sont tenues d'installer des systèmes de surveillance automatique des effluents en ligne à leurs points de rejet. Des capteurs mesurent en continu des paramètres tels que la demande chimique en oxygène (DCO), l'azote total, le phosphore total, les métaux lourds (p. ex., mercure, plomb, nécessitant des capteurs spécifiques), le pH et le débit.
Rôle : Garantir la conformité des rejets d'eaux usées aux normes établies par le Conseil national de l'environnement (CONAMA). La transmission des données en temps réel aux autorités de régulation contribue à prévenir les rejets illégaux et fournit des preuves directes aux forces de l'ordre.
3. Surveillance de la pollution agricole diffuse
Étude de cas : Institutions de recherche agricole et environnementale dans les principaux États agricoles comme le Mato Grosso.
Scénarios :
Surveillance des bassins versants : des réseaux de capteurs sont déployés dans les bassins fluviaux où se pratique une agriculture intensive à grande échelle pour surveiller les changements dans les nitrates, les phosphates, la turbidité et les résidus de pesticides.
Rôle : Évalue l’impact de l’utilisation d’engrais et de pesticides sur les plans d’eau, étudie les schémas de pollution diffuse et fournit des données pour éclairer les meilleures pratiques de gestion (BMP) et les politiques environnementales.
4. Surveillance écologique des masses d'eau naturelles (rivières, lacs, côtes)
Études de cas :
Recherche sur le bassin amazonien : Des équipes de recherche de l’Institut national de recherche amazonienne (INPA) et d’universités utilisent des capteurs embarqués sur des bouées ou des navires pour surveiller la température de l’eau, la conductivité (pour estimer la concentration en solutés), la turbidité, l’oxygène dissous et les flux de CO₂ dans le fleuve Amazone et ses affluents. Ces données sont essentielles à l’étude de l’hydrologie et des cycles biogéochimiques de la plus grande forêt tropicale humide du monde.
Surveillance de l'eutrophisation côtière : Dans les eaux côtières des grandes villes comme Rio de Janeiro et São Paulo, des capteurs sont utilisés pour surveiller l'eutrophisation causée par le rejet d'eaux usées, fournissant des alertes précoces en cas de prolifération d'algues nuisibles (marées rouges) et protégeant les industries du tourisme et de l'aquaculture.
Scénarios : bouées de surveillance fixes, navires de surveillance mobiles et capteurs portables montés sur des drones.
5. Alerte précoce et surveillance post-catastrophe en cas de catastrophe minière (extrêmement important)
Étude de cas : Il s’agit de l’un des scénarios d’application les plus critiques, quoique tragiques, au Brésil. Suite aux ruptures de barrages de résidus dans le Minas Gerais (par exemple, les catastrophes de Samarco en 2015 et de Vale en 2019), les capteurs de qualité de l’eau sont devenus des outils essentiels.
Scénarios :
Systèmes d’alerte précoce : des réseaux de capteurs en temps réel sont installés dans les rivières en aval des barrages de résidus actifs pour surveiller les pics soudains de turbidité, ce qui peut servir d’indicateur d’alerte précoce en cas de brèche.
Évaluation et suivi de la pollution : Après une catastrophe, de vastes réseaux de capteurs sont déployés dans les bassins fluviaux touchés (par exemple, le Rio Doce et la rivière Paraopeba) afin de surveiller en continu la turbidité, les concentrations de métaux lourds (fer, manganèse) et le pH. Cela permet d'évaluer la propagation, l'intensité et l'impact écologique à long terme de la pollution, guidant ainsi les efforts de remédiation.
II. Rôles et avantages clés
Sur la base des cas ci-dessus, le rôle des capteurs de qualité de l’eau au Brésil peut être résumé comme suit :
Protection de la santé publique : Assure la sécurité de l’eau potable pour des dizaines de millions de résidents urbains grâce à une surveillance en temps réel des sources d’eau et des réseaux de distribution, prévenant ainsi les épidémies de maladies d’origine hydrique.
Protection de l’environnement et application de la loi : fournit des « preuves concrètes » aux régulateurs environnementaux, permettant une surveillance efficace des sources de pollution industrielles et urbaines, protégeant les écosystèmes fluviaux, lacustres et marins et permettant une action ciblée contre les rejets illégaux.
Alerte précoce et intervention d'urgence en cas de catastrophe : Fournit des alertes précoces cruciales dans des secteurs comme l'exploitation minière, permettant de gagner un temps précieux pour l'évacuation des populations en aval. Après un accident, elles permettent une évaluation rapide de la contamination et orientent les interventions d'urgence.
Amélioration de l’efficacité opérationnelle : aide les services des eaux à optimiser les processus de traitement, en économisant sur les produits chimiques et la consommation d’énergie, réduisant ainsi les coûts opérationnels.
Soutenir la recherche scientifique : fournit aux scientifiques des données sur la qualité de l’eau à long terme, continues et à haute fréquence pour étudier les mécanismes d’écosystèmes uniques (comme l’Amazonie), les impacts du changement climatique et les effets environnementaux des activités agricoles.
Transparence des données et sensibilisation du public : Certaines données de surveillance (par exemple, la qualité de l’eau des plages) sont rendues publiques, ce qui aide les gens à décider s’ils doivent nager ou pêcher, augmentant ainsi la transparence dans la gestion des ressources en eau.
Résumé
Grâce à l'utilisation de capteurs de qualité de l'eau, le Brésil s'attaque activement aux défis liés à ses ressources en eau : la pollution due à l'urbanisation galopante, les risques d'accidents industriels, l'impact de l'expansion agricole et la responsabilité de protéger un patrimoine naturel de premier ordre. Ces technologies constituent le cœur d'un système global et multicouche de gestion environnementale de l'eau, couvrant l'alerte précoce, la surveillance, l'application des lois et la recherche. Bien que des défis subsistent en termes d'ampleur du déploiement, d'intégration des données et de financement, leur application pratique a démontré une valeur et une nécessité considérables.
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Date de publication : 1er septembre 2025