Performance de matériaux biosourcés et apport de la biodiversité dans des filtres plantés pour la production d'eau de REUT

Performance of bio-based materials and contribution of biodiversity in planted filters for water reuse production

• Auteur / Autrice : Margaux Bibollet
• Direction : Claire Albasi, Magali Gerino
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie des Procédés et de l'Environnement
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2026
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (EPE ; 2025-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGC - Laboratoire de Génie Chimique
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BioSym - Bioprocédés et systèmes microbiens
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)

Mots clés

Mots clés libres

Filtres plantés

Media filtrants

Capacité épuratoire

Réutilisation des eaux

Planted filters

Filter media

Purification capacity

Water reuse

Résumé

La thèse est inétgrée à un projet qui vise le développement d'un dispositif de traitement par phytoépuration couplé à un dispositif d'irrigation permettant de valoriser à l'échelle de la parcelle les eaux usées produites de manière à garantir une hygrométrie continue dans les sols et ainsi limiter les risques de retrait / gonflement des argiles et également de garantir un maintien de la végétation en place. La thèse quant à elle vise l'étude de matériaux biosourcés durables pour la constitution du substrat La thèse vise l'intensification des filtres plantés par (i) l'utilisation de matériaux végétaux durables pour la constitution du substrat dans les filtres en remplacement des matériaux minéraux classiquement utilisés tels que le sable filtrant et (ii) la bioaugmentation avec des champignons et organismes invertébrés. Il s'agira de tester les capacités épuratoires de ces nouveaux substrats de substitution et biosourcés, avec et sans bioaugmentation , à l'échelle du laboratoire avant de passer à leur transposition sur le terrain. Les critères de sélection (indicateurs) sont la qualité de l'eau produite en regard de l'usage de destination (réglementation « reuse » irrigation), les performances hydrauliques des filtres, et leur stabilité dans le temps, les contraintes environnementales liées à l'approvisionnement et au devenir des matériaux biosourcés, la viabilité de la biodiversité. L'ensemble de ces résultats supporte une approche mécanistique des phénomènes biophysiques responsables de la dépollution de l'eau, en les distinguant, tels que par exemple l'effet de la granulométrie des nouveaux biomatériaux, l'apport de la biodiversité dans l'intensification du traitement des eaux (infiltration et biodégradation) et sa robustesse face à la présence de micropolluants organiques (molécules pharmaceutiques et PFAS)

The PhD thesis is part of a broader project aimed at developing a wastewater treatment system based on constructed wetlands (phytoepuration), coupled with an irrigation device designed to reuse treated wastewater at the plot scale. The objective is to ensure continuous soil moisture, thereby reducing the risks of clay shrinkage and swelling, while also maintaining existing vegetation. The thesis focuses on the study of sustainable bio-based materials for use as filter substrates. It aims to enhance the performance of planted filters through: (i) the use of durable plant-based materials as substitutes for conventional mineral media such as sand, and (ii) bioaugmentation with fungi and invertebrate organisms. The purification capacities of these innovative bio-based and substitute substrates, with and without bioaugmentation, will be tested at the laboratory scale before being implemented in field conditions. The selection criteria (indicators) include: the quality of the treated water with regard to its intended reuse (in accordance with “reuse” irrigation regulations), the hydraulic performance and long-term stability of the filters, environmental constraints related to the sourcing and end-of-life of bio-based materials, and the viability of biodiversity within the system. The results will contribute to a mechanistic understanding of the biophysical processes responsible for water depollution, by distinguishing factors such as the effect of the particle size distribution of the new biomaterials, the contribution of biodiversity to treatment intensification (infiltration and biodegradation), and the system's robustness in the presence of organic micropollutants (pharmaceutical compounds and PFAS).