Brasserie

La brasserie Carlsberg veut réduire sa consommation d'eau de 50 % d'ici 2030. Dans son usine de production de Fredericia, au Danemark, Carlsberg a mis au point une installation de traitement Total Water Management en collaboration avec des consultants, des universités et des fournisseurs de technologie comme Grundfos. Success-story partagée par cette dernière.

L'eau est un ingrédient essentiel à la production de bière. La majeure partie de l'eau utilisée traditionnellement ne se retrouve cependant pas dans la bière. Dans l'usine de Carlsberg à Fredericia, environ 60 à 65 % de la consommation totale d'eau est consacré au nettoyage. Et tout y passe : des équipements, sols et surfaces aux tuyauteries et réservoirs, en passant par les laveuses de bouteilles et de boîtes, sans oublier les tours de refroidissement et les chaudières. C'est ce que nous appelons l'eau de traitement. « Dans le milieu de la brasserie, la consommation d'eau est étroitement liée à l'hygiène. Autrefois, nous accordions une grande importance à la nécessité d'utiliser beaucoup d'eau pour produire des aliments, explique Soren Nohr Bak, directeur de l'expertise de l'eau dans les aliments et les boissons chez NIRAS, le partenaire de Carlsberg en matière de conseil en ingénierie. En réalité, autrefois, les brasseurs se vantaient de la quantité d'eau qu'ils utilisaient, car c'était un indicateur de la propreté des produits. Aujourd'hui, ce discours n'est plus possible. » En 2015, le groupe Carlsberg utilisait 3,4 l d'eau par litre de bière produite par l'entreprise dans le monde, selon Tenna Skov Thorsted, responsable du développement durable chez Carlsberg Danemark. « Notre objectif était de descendre en dessous de 1,7 », dit-elle, ou de réduire la consommation d'eau de 50 % à travers l'ensemble du groupe Carlsberg d'ici 2030. Cette ambition découle du programme de développement durable « Together Towards Zero » de l'entreprise, qui appelle au zéro gaspillage d'eau d'ici 2030, entre autres objectifs de développement durable.

Un projet à grande échelle

La nouvelle station d'épuration et de traitement des eaux usées sur site est le fruit d'une importante collaboration dans le cadre du partenariat danois pour une production alimentaire industrielle économe en ressources et en eau (DRIP). Dans le cadre du DRIP des , entreprises, des fournisseurs de technologies, des instituts de recherche et des autorités sanitaires et alimentaires ont travaillé à repenser la façon dont nous utilisons et réutilisons l'eau et à repousser les limites de la purification de l'eau et de la circularité. Le groupe Carlsberg et Grundfos ont fait partie du DRIP parmi beaucoup d'autres. Grâce à , différents projets d'économie d'eau, l'usine Carlsberg de Fredericia avait déjà amené sa propre consommation d'eau à 2,8 l d'eau pour un litre de bière. Mais pour descendre en dessous de 1,7 l elle avait besoin d'une initiative plus importante. Ainsi, en 2019, après quelques mois de dialogue avec les parties prenantes au sein de la brasserie, Soren Nohr Bak explique que Carlsberg a décidé de faire les choses en grand en construisant une installation de démonstration de ce qu'elle appelle l'usine Total Water Management (TWM). « Carlsberg compte plus de 80 brasseries dans le monde, dont certaines dans des zones où l'eau est rare, explique Soren Nohr Bak. Nous voulions donc nous assurer que nous pouvions faire fonctionner ce système dans un environnement contrôlé afin de pouvoir ensuite reprendre le concept et le mettre en œuvre dans certaines de ces autres brasseries. » Le directeur de la brasserie de Carlsberg Danemark, Anders Kokholm, nous confie : « Cela fait des années que je rêvais de réaliser ce projet. Nous avons demandé à des collaborateurs ainsi qu'à d'autres entreprises, dont Grundfos, de se pencher dessus et certain(e)s ont même brassé avec cette eau, donc nous savions que c'était possible. Seulement, ce n'était pas à grande échelle. Alors on s'est dit : allons-y, mettons la machine en route. »

Obtention des accords

« L'idée de base du projet était de récupérer toute l'eau de traitement et de l'envoyer vers une usine de traitement des eaux usées, puis de nettoyer cette eau pour la rendre potable et sûre, et nous assurer de pouvoir la réutiliser dans la brasserie, explique Kokholm. Elle ne sera pas utilisée comme eau de brassage, elle n'entrera donc pas dans le produit. Elle ne sera utilisée que pour les processus de nettoyage. » Soren Nohr Bak, de la NIRAS, explique qu'étant donné que cela n'avait jamais été expérimenté à cette échelle auparavant dans une entreprise agroalimentaire danoise, obtenir l'approbation à la fois de Carlsberg et des autorités danoises pour l'évaluation de la qualité et des risques a constitué un défi majeur. « Nous avons discuté avec toutes les personnes concernées par la qualité, témoigne-il. Et il ne s'agissait pas seulement de l'organisation locale de la qualité au sein de la brasserie de Fredericia. Il s'agissait également du service qualité du groupe, ainsi que des services qualité de Coca-Cola et Schweppes, car l'usine fabriquait aussi des produits pour ces franchises. Les autres parties essentielles étaient bien évidemment les autorités environnementales et, bien sûr, les autorités chargées de l'alimentation et des boissons au Danemark. »

Le choix de solutions fiables

Toutes les parties ont donné leur accord et Pantarein Water, fournisseur clés en main de stations de traitement des eaux usées installé en Belgique, a été chargé de fournir la totalité du système de traitement. Grundfos était le fournisseur pressenti pour les pompes d'alimentation et les systèmes destinés à faire circuler l'eau et à assurer un dosage de précision dans l'usine. « Grundfos possède bien sûr un grand savoir-faire en matière de pompes, explique Bryan de Bel, chef de projet chez Pantarein. L'entreprise nous a beaucoup aidée pendant la phase d'appel d'offre afin de choisir les bons produits pour toutes les solutions que nous devions proposer. Nous avons beaucoup discuté pour obtenir les solutions les plus durables et les plus efficaces en tenant compte à la fois de la consommation d'énergie et de la durabilité. Cela nous a donc apporté beaucoup d'avantages. » Soren Nohr Bak ajoute que le choix s'est porté sur Grundfos car « en matière de pompage et de dosage, nous voulions être sûrs de disposer de solutions très fiables. En effet, si l'un de ces composants est défaillant, c'est toute l'opération qui échoue. Par ailleurs, nous voulions des solutions qui nous permettent de surveiller et de contrôler le système, de sorte que nous puissions voir en permanence comment nous nous situons par rapport aux repères attendus. Beaucoup de gens ont compris qu'il ne s'agit pas d'une simple pompe, mais bien d'une machine intelligente. »

L’usine TWN pour une eau pure

L'usine TWM peut traiter 2 000 m³ d'eau de traitement entrante par jour, dont 90 % (soit 1 800 m³) sont récupérés et recyclés. L'usine produit aussi du biogaz que Carlsberg utilise pour chauffer ses installations, ajoutant ainsi un niveau de durabilité supplémentaire. Les procédés de traitement biologique anaérobie et aérobie combinés à la filtration membranaire MBR éliminent la plupart des polluants et des solides présents dans les eaux usées. L'eau traitée est ensuite filtrée dans une installation d'osmose inverse en circuit fermé (CCRO) pour éliminer les sels dissous dans l'eau. Le perméat qui en résulte est alors « re-minéralisé », à l'aide de carbonate de calcium pour en réduire la corrosivité et garantir une eau conforme à la qualité de l'eau potable. L'eau stabilisée subit ensuite un traitement aux rayons UV. On y injecte également du dioxyde de chlore afin d'éliminer le risque bactérien et d'éviter la formation d'un éventuel biofilm dans la ligne de distribution. « Les pompes Grundfos participent à chaque étape du processus, explique Andreas Kirketerp, directeur de l'usine Total Water Management, Grundfos couvrant 95 % des pompes sur le site. » Bryan de Bel, de Pantarein, explique : « Les produits chimiques représentent toujours un grand risque. C'est pourquoi nous avons opté pour une solution de dosage complète de Grundfos, qui nous a permis de gagner du temps tout en nous épargnant du stress. Nous avons reçu les armoires complètes avec les pompes doseuses, la tuyauterie, les vannes : tout était inclus, nous étions donc très satisfaits. En outre, les pompes Grundfos sont équipées d'un logiciel de contrôle du débit. Ainsi, on ne dose que ce dont on a besoin. »

Maîtrise de la température de l’eau

Andreas Kirketerp ajoute : « Les pompes Grundfos sont très fiables. Et cette usine doit fonctionner en permanence. La construction d'une telle installation est coûteuse, et elle doit pouvoir être amortie. Elle produit 1 800 m³ par jour. Si elle cesse de fonctionner pendant une journée, ce sont 1 800 m³ que l'on doit acheter et distribuer à la municipalité. Donc elle doit fonctionner. Et en permanence. » Outre l'aspect fiabilité, le directeur de la brasserie, Anders Kokholm, explique que l'initiative s'est accompagnée d'autres défis pratiques qui nécessitaient simplement du temps pour être résolus : « L'un des points qui nous inquiétait était la température de l'eau qui sortait de l'usine, par rapport à celle de l'eau que nous obtenions du réseau d'adduction public municipal : elle était plus élevée. » L'eau des réseaux municipaux au Danemark est à une température d'environ 8 à 9 °C, tandis que celle issue de la production du TWM était à une température de 20 à 28 °C. « Quel allait être l'impact réel dans notre brasserie ? Bien sûr, nous avions déjà mené des études auparavant, mais personne n'avait vraiment tenté l'expérience avant cela. Cela aurait-il des effets négatifs sur la microbiologie, par exemple ? Finalement, tout s'est bien passé. Et de nombreux processus sont en place pour s'assurer de la qualité microbiologique de l'eau, y compris sur les lieux de consommation. Tous nos tests ont montré que l'eau est propre. Il n'y a pas d'impact de ce côté-là. »

Les résultats

Après six mois de fonctionnement, l'installation TWM a lentement atteint sa pleine capacité. Anders Kokholm parle d'un processus graduel : « C'est passionnant de mettre l'installation en route. Nous apprenons beaucoup de choses. Nous l'avons mise en service au début de l'année 2021 et avons commencé à la remplir progressivement pour que les bactéries de la station d'épuration s'habituent à nos eaux usées. » Tenna Skov Thorsted témoigne quant à elle : « Il faut un certain temps pour accumuler suffisamment de boues. C'est donc un long parcours pour atteindre la vitesse maximale. Nous avons constaté un effet très positif sur le ratio [total eau-bière brassée] pour la brasserie. Nous n'avons pas encore tout à fait atteint le niveau cible, mais nous y arriverons avec le temps. » Soren Nohr Bak indique : « C'est un vrai changement de paradigme pour beaucoup de gens. Peut-on réellement recycler l'eau dans l'industrie alimentaire et des boissons ? Oui, et nous l'avons prouvé. Nous disposons d'une technologie qui nous permet de produire de l'eau potable de manière sûre et fiable à partir des effluents de traitement. C'est formidable. C'est un système que nous pouvons vraiment envisager de mettre en oeuvre partout où l'eau est une denrée rare. Tous les endroits où les eaux usées ne sont pas traitées. Imaginez tout ce que nous pouvons faire. Nous pouvons réellement recycler, et nous pouvons fermer le circuit, pour rendre l'eau à nouveau disponible. » Anders Kokholm conclut : « Pour le groupe Carlsberg, il s'agit de faire des essais ici, puis d'aller dans les régions où l'eau est rare. Dans certaines régions où nous opérons, en Inde, en Chine et ailleurs, il n'y a pas assez d'eau. Le fait de récupérer ainsi l'eau de traitement pour en faire de l'eau potable ou autre est sans aucun doute un pas en avant et permettra à Carlsberg de se rapprocher de l'objectif 2030. »