I. Principaux scénarios d'application
Au Brésil, les capteurs de qualité de l'eau sont principalement déployés dans les scénarios clés suivants :
1. Systèmes d'approvisionnement en eau potable 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 d'eau multiparamètres sur l'ensemble de son réseau d'approvisionnement, des réservoirs aux usines de traitement d'eau.
Scénarios :
Surveillance de l'eau brute : surveillance en temps réel de paramètres tels que le pH, l'oxygène dissous (OD), la turbidité, la densité des algues (chlorophylle a) et les alertes aux cyanobactéries toxiques dans les grands systèmes de réservoirs (par exemple, le système de Cantareira) afin de garantir la sécurité de l'eau brute.
Contrôle des procédés de traitement : des capteurs installés dans les stations de traitement permettent de contrôler avec précision le dosage des produits chimiques (par exemple, coagulants, désinfectants) lors de procédés 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 de distribution d’eau urbain afin de suivre en temps réel le chlore résiduel, la turbidité et d’autres indicateurs. Ceci garantit la sécurité de l’eau du robinet pendant son transport et permet une identification rapide des cas de contamination.
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 des États.
Scénarios :
Contrôle de la conformité : Les industries à haut risque de pollution (p. ex., pâtes et papiers, mines, chimie, agroalimentaire) 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 en temps réel des données aux autorités compétentes 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 : Les 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 l’agriculture est intensive à grande échelle afin de surveiller les variations des taux de nitrates, de phosphates, de turbidité et de 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 (MPG) et les politiques environnementales.
4. Surveillance écologique des plans d'eau naturels (rivières, lacs, côtes)
Études de cas :
Recherche dans le bassin amazonien : Des équipes de recherche de l’Institut national de recherche amazonienne (INPA) et d’universités utilisent des capteurs installés sur des bouées ou des navires pour surveiller la température de l’eau, la conductivité (afin d’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 les rejets 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. Système d'alerte précoce et de 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, bien que tragiques, au Brésil. Suite aux ruptures de barrages de résidus miniers 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 miniers actifs afin de surveiller les pics soudains de turbidité, qui peuvent servir d'indicateur d'alerte précoce d'une rupture.
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, le fleuve Paraopeba) afin de surveiller en continu la turbidité, les concentrations de métaux lourds (par exemple, le fer, le manganèse) et le pH. Ceci permet d’évaluer l’étendue, l’intensité et l’impact écologique à long terme de la pollution, et d’orienter les efforts de dépollution.
II. Rôles clés et avantages
D’après les exemples ci-dessus, le rôle des capteurs de qualité de l’eau au Brésil peut se résumer ainsi :
Protection de la santé publique : Garantit la sécurité de l'eau potable pour des dizaines de millions d'habitants des zones urbaines 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 organismes de réglementation environnementale, 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.
Systèmes d'alerte précoce et d'intervention d'urgence en cas de catastrophe : ils fournissent des alertes précoces cruciales dans des secteurs comme l'exploitation minière, permettant ainsi de gagner un temps précieux pour l'évacuation des communautés situées en aval. Après un accident, ils permettent une évaluation rapide de la contamination afin d'orienter l'intervention d'urgence.
Amélioration de l'efficacité opérationnelle : Aide les services de distribution d'eau à optimiser leurs processus de traitement, à économiser sur les produits chimiques et la consommation d'énergie, et donc à réduire leurs coûts d'exploitation.
Soutien à la recherche scientifique : Fournit aux scientifiques des données à long terme, continues et à haute fréquence sur la qualité de l’eau 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, aidant ainsi les gens à décider s’ils vont se baigner ou pêcher, et augmentant de ce fait 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 rapide, les risques d'accidents industriels, l'impact de l'expansion agricole et la responsabilité de protéger un patrimoine naturel exceptionnel. Ces technologies constituent le cœur d'un système de gestion environnementale de l'eau complet et à plusieurs niveaux, englobant l'alerte précoce, la surveillance, le contrôle et la recherche. Malgré les difficultés persistantes liées à l'ampleur du déploiement, à l'intégration des données et au financement, leur application concrète a démontré leur immense valeur et leur nécessité.
Nous pouvons également proposer diverses solutions pour
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2. Système de bouées flottantes pour l'analyse multiparamètres de la qualité de l'eau
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Date de publication : 1er septembre 2025