vignette|redresse=1.3|Boues d'épuration, stockées en silo. vignette|redresse=1.3|Mise en tas de fragments de galettes de boue d'épuration pressée, dans la station d'épuration d'une usine de BASF en Allemagne, en 1990.
Les boues d'épuration (urbaines ou industrielles) sont le principal déchet produit par une station d'épuration à partir des effluents liquides. Ces sédiments résiduaires sont surtout constitués de matière organique (bactéries mortes) de matière organique animale, végétale et minérale humide. Une installation moyenne de gestion des eaux usées produit environ de matière sèche par jour et par habitantSource : Cemagref (devenu Irstea).
D'une manière générales les eaux usées entrant dans une station d'épuration prennent le nom de « boue ». Les boues passent par différents stades et prennent différents noms (boues primaires, boues secondaires).
L'expression plus largement peut désigner toutes boues provenant d'un système d'épuration industriel incluant les résidus d'épuration des fumées, du traitement des eaux acides
En 2025 au Canada, le Québec prolonge jusqu’en 2028 l’interdiction d’importer des boues d’épuration pour l’agriculture et impose des seuils de contamination aux PFAS afin de mieux encadrer l’épandage des matières résiduelles fertilisantes.
Types de boues résiduaires et d'épuration Parmi les boues faisant l'objet d'une gestion, dans l'Union européenne, depuis 1986 on distingue explicitementEur-Lex Directive 86/278/CEE du Conseil du 12 juin 1986 relative à la protection de l'environnement et notamment des sols, lors de l'utilisation des boues d'épuration en agriculture ; Journal officiel n° L 181 du 04/07/1986 p. 0006 - 0012 : les boues résiduaires issues de stations d'épuration traitant des eaux usées domestiques ou urbaines (STEP) et d'autres stations d'épuration traitant des eaux usées de composition similaire aux eaux usées domestiques et urbaines ; les boues résiduaires de fosses septiques et d'autres installations similaires pour le traitement des eaux usées ; les boues résiduaires issues de stations d'épuration autres que celles visées aux points ci-dessus (stations d'épuration industrielles présentant des risques spécifiques).
La notion de « boues traitées » désignant des boues traitées .
On distingue différents types de boues selon les moyens pratiqués pour les séparer de l'eau du milieu boueux.
Les boues primaires : Ce sont les dépôts récupérés par une simple décantation des eaux usées (dans les décanteurs par exemple). Elles présentent des concentrations élevées en matières minérales (sable, terre…) mais aussi en matière organique boueuse physico-chimique. Les boues biologiques : Cette expression désigne les boues qui résultent d'un traitement dit « biologique » ; par l'oxygénation vigoureuse du milieu par des aérateurs ou surpresseurs (elles sont en grande partie constituées de cadavres de microorganismes aérobies). Les boues physico-chimiques : elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant le traitement de l'eau usée, il a été rajouté un réactif (sels de fer, d'aluminium, et autres agents floculants) pour agglomérer les fines particules et améliorer la décantation.
On distingue aussi : Les boues mixtes constituées d'un mélange de boues primaires et secondaires, elles proviennent de la plupart des stations de traitement complètes. Les boues d'aération prolongée, obtenues sans décantation primaire avec des matières polluantes intensivement aérées. Les boues sont peu concentrées, moins organiques et donc moins susceptibles de produire des nuisances.
Aux États-Unis et au Canada quand les boues sont traitées et respectent la réglementation pour leur utilisation sur les sols agricoles elles sont souvent désignées par le terme « biosolid(e)s » ...
Caractéristiques thumb|right|Boue en cours de déshydratation à l'air libre
Une boue est aussi représentée par plusieurs données numériques qui permettent de la caractériser.
La siccité ou matière sèche : est le pourcentage massique de matière. Ainsi une boue avec une siccité de 10 % présente une humidité de 90 %. La matière sèche des boues est principalement constituée de matières organiques et des matières minérales.
Le taux de matières volatiles sèches (MVS) : ce taux permet de connaître la part de matière sèche constituée par des matières organiques facilement biodégradables et donc la stabilité d'une boue. Plus le taux de MVS est élevé plus les boues sont susceptibles de fermenter rapidement et donc de produire du biogaz.
La consistance est un état physique dépendant de la siccité : Boues liquides / siccité de 0 à 10 % Boues pâteuses / siccité de 10 à 25 % Boues solides / siccité de 25 à 85 % Boues sèche / siccité supérieure à 85 %
Selon les traitements d'épuration appliqués les boues ont des caractéristiques différentes : Lit bactérien : siccité 2 à 5 % ; MVS 60 à 70 % (aucune station est équipée de lit bactérien) Lagunage naturel : siccité 5 à 10 % ; MVS 30 à 60 % Décanteur-digesteur : siccité 4 à 7 % ; MVS 40 à 60 % Boues du bassin d'aération en station à boue activée (le brassage d'aération du bassin tue le processus de méthanisation du milieu) ce qui rend la boue inerte : siccité 0,4 à 0,6 % ; MVS … % Boues du clarificateur en station à boue activée (le brassage d'aération du bassin tue le processus de méthanisation du milieu) : siccité 1 % ; MVS … %
Traitements thumb|right|Bâtiment abritant une presse destinée à déshydrater des boues d'épuration et à les rendre pelletables thumb|right|Plaque de boue déshydratées, à l'ouverture du filtre-presse
Les boues subissent plusieurs traitements tels que : le conditionnement : il permet la stabilisation des boues (des boues stables sont des boues non fermentescibles). l'hygiénisation par compostage ou adjonction de chaux, de nitrites, et par séchagedécrite en France à l'article 16 de l'arrêté du 08/01/98. et parfois par bioséchage. Ces opérations impliquent des méthodes physiques (thermique) et/ou chimiques (ajout de réactifs minéraux, de polymères de synthèse ou de polyélectrolytes), puis l'épaississement va réduire le volume des boues par tassement naturel ou mécanique (séchage, drainage, etc.). déshydratation (par centrifugation, filtre-presse, filtre à bandes presseuses, électrodéshydratation, lit de séchage planté de roseaux…). Elle libérera une grande partie de l'eau constituant l'essentiel du volume des boues. Les boues sont ensuite au vu de leur toxicité ou degré d'innocuité pour l'environnement stockées ou brûlées en incinérateurs ou cimenteries (ce qui réduit légèrement la consommation de clinker et de matière première issue de carrière, des tests ayant été faits avec 5, 10 et 20 % de clincker substitué par des bouesNaamane, S., Rais, Z., & Taleb, M. (2013). Influence de l'ajout de la boue obtenue après épuration des eaux usées sur les caractéristiques physico-chimiques des ciments. Matériaux & Techniques, 101(7), 703., selon Naamane & al., 2013. ).
Principaux débouchés Les boues peuvent contenir des métaux et traces de produits toxiques, mais contiennent du carbone organique et ont des vertus fertilisantes (en France elles sont à plus de 70% valorisées sur les sols agricoles). Elles peuvent aussi être méthanisées pour produire du biogaz (valorisé en électricité ou chaleur ; le digestat étant souvent ensuite utilisé comme fertilisant, car encore riche en azote et en phosphore). Les boues peuvent aussi être incinérées, seules ou avec des ordures ménagères.
Aux États-Unis, l'épandage de boues liquides a été pratiqué durant plus de 30 ans en forêt, mais a été suspecté d'être à l'origine de certaines pollutions ou zoonoses, voire d'avoir été à l'origine de la maladie à prion (CWD, chronic wasting disease) qui touche un nombre croissant de cervidés dans une dizaine d'États, s'étendant au Canada et depuis peu au nord de l'Europe.
En Europe, l'épandage sur champs domine, mais depuis les années 1970, de nombreuses expérimentations ont eu lieu en forêt, sous le couvert ou avant régénération artificielle.
En France, en 2014, une enquête Irstea-Onema sur les impacts environnementaux des filières de traitement et de valorisation/élimination des boues d’épuration issues du traitement des eaux usées (STEU) a évalué la production de 3 153 filières de traitement de ces boues opérant de manières très variées dans 71 départements français (). Cette étude a estimé que pour 3 678 STEU étudiées représentant , correspondant à environ 59 154 430 équivalent-habitants (EH) ont produit et évacué 590 604 tonnes (matière sèche) de boues évacuéesRichard M & Pradel M (2014) Les filières de traitement et de valorisation des boues d’épuration en France. Rapport d’enquête (Doctoral dissertation, Irstea) ; p. 47 |hal-02600921 ; Résumé. La plupart des boues étaient autrefois épandues sur champs, sauf en période de gel« les périodes où le sol est pris en masse par le gel ou abondamment enneigé, exception faite des boues solides » ; article R 211-41 du CE. Des expériences, par exemple conduites par l'ONF et le SIAAP (syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne) ont aussi testé l'épandage en forêt (ex : forêt de Chantilly)Ex : « Essai d'épandage de boues de station d'épuration avant plantation de chêne sessile en forêt de Chantilly en France », Gwenaëlle Gibaud, RDV technique, ONF, n° 19 Hiver 2008. dès le début des années 1970 (avec constat d'impacts floristiques significatifs). À partir de 1999 le réseau national ERESFOR, fait des tests avec l'INRA (qui a publié en 2006 ses résultats et formulé des recommandations). Le réseau RENECOFOR a expérimenté l'épandage en Franche-Comté. Au moins deux expérimentations associent le Cemagref (aujourd'hui Irstea) sur les sols sableux de la forêt des Landes à Facture. Une expérience a utilisé les boues de Ginestous à Toulouse, mais conclue par un échec. Les taillis à courte rotation ont été supposés intéressant pour l'épandage, mais France nature environnement, dans le cadre du PEFC notamment, a estimé que l'épandage en forêt comporte trop de risque et qu'il est à proscrire, car il est impossible de savoir quels composés chimiques ou à risque biologique ont pu contaminer les eaux usées, ni en quelle quantité. Utiliser des boues en « reconstitution de sol »La reconstitution de sols, par exemple pour revégétaliser ou paysager d'anciennes carrières, déblais / remblais, talus, pistes de ski…, est interdit par la réglementation, dans l'attente d'un arrêté fixant des prescriptions techniquesGuide Afnor 5 : utilisation en reconstitution de sols (CR 13983)(publié sous l'indice FD X 33 016). + art R 211-45 du CE et § 7 du rapport), mais il existe des expériences « clandestines »Voir Rapport DEB2009, voir p 24/33. Comme dans toute l'Europe, un agriculteur acceptant l'épandage de boues sur ses parcelles, doit justifier d'un accord écrit entre lui et le producteur de boues attestant notamment, de la régularité du plan d'épandage au regard de la réglementationObligation stipulée par le régime la conditionnalité des aides de la Politique agricole commune.
En 2001, selon l'IFENIFEN (2004) « Les données de l'environnement », n°98, décembre, 50 % des boues d'épuration en France avaient des usages agricoles (auxquelles s'ajoutent 6 % de valorisation agricole sous forme de compost, 24 % finissant en décharges contrôlées et 17 % incinérées. Au total, ces boues ne comptaient que pour 1 à 2 % des épandages agricoles, 98 % des épandages étant des fumiers et lisiers issus d'élevages nationaux (et parfois dans le nord de la France venant d'élevages belges n'ayant plus assez de place ou d'autorisation d'épandage en Belgique).