Eaux usées

Eaux usées: déchets, matières recyclables et système d’alerte anticipée

Le bon fonctionnement des infrastructures d’évacuation et de traitement des eaux usées est central pour la santé de la population et la qualité des cours d’eau. Les recherches de l’Eawag contribuent à optimiser ces systèmes. Mais les eaux usées contiennent aussi des ressources qui peuvent être récupérées et sont le reflet de notre santé et de nos habitudes de consommation, ce qui permet de surveiller notamment les maladies infectieuses. Eawag effectue aussi des recherches dans ce domaine.

De nouveaux défis à relever

En Suisse, quelque 50’000 km de canaux publics et 800 stations d’épuration des eaux usées (STEP) permettent d’évacuer et de traiter les eaux sales et les eaux de pluie avant de les réintroduire dans nos cours d’eau. Le système est néanmoins confronté à des défis de plus en plus nombreux, dont notamment les micropolluants issus des produits ménagers chimiques ou les médicaments, le microplastique ou les résistances aux antibiotiques. Les canalisations peuvent également être surchargées par les fortes précipitations en augmentation. La recherche pratiquée par l’Eawag contribue à optimiser régulièrement le système des eaux usées afin de préserver la qualité élevée des cours d’eau suisses. Elle exploite à cette fin sa propre station d’épuration expérimentale.

Réduire la surfertilisation et les gaz néfastes pour le climat

Les stations d’épuration en Suisse éliminent en moyenne la moitié seulement de l’azote contenu dans les eaux usées. Le reste finit dans les cours d’eau et contribue à la surfertilisation. Mais une partie de l’azote s’échappe dans l’air sous forme de gaz hilarant. Le gaz hilarant est un gaz à effet de serre majeur et détruit en outre la couche d’ozone. C’est pourquoi l’Eawag développe des méthodes pour quantifier les fuites d’azote et procéder à une élimination de l’azote plus efficace et plus ciblée.

Des systèmes décentralisés pour créer des cercles vertueux

L’actuel système des eaux usées suisse mélange l’urine, les matières fécales et le papier toilette évacués ensemble. Cela consomme non seulement beaucoup d’eau, mais rend plus difficile la récupération des matières recyclables contenues dans les eaux usées. L’Eawag travaille par conséquent à de nouvelles approches permettant d’évacuer et de traiter séparément les flux d’eaux usées. Les nutriments et l’énergie peuvent ainsi être récupérés tout en économisant de l’eau qui peut être réutilisée. De telles approches peuvent également être appliquées dans les régions où il y a une pénurie d’eau ou dans celles qui ne sont pas raccordées à un réseau d’eau et d’eaux usées. L’Eawag développe des technologies pour permettre à ce type de régions de disposer d’un bon système d’assainissement.

Surveiller les maladies infectieuses et la consommation de substances addictives

Les eaux usées contiennent une foule d’informations sur notre santé et notre consommation. Ces traces peuvent être exploitées entre autres comme système d’alerte anticipée sur la propagation de maladies infectieuses. L’Eawag travaille à élargir à d’autres pathogènes la méthode qu’elle a développée avec des partenaires pour la surveillance du Sars-CoV-2. Un autre projet de l’Eawag se consacre à la surveillances dans les eaux usées des substances addictives telles que l’alcool, les drogues, les médicaments et le tabac.

Réseau

Nous collaborons avec plusieurs partenaires.

La division Eau de l’OFEV est responsable de la protection des eaux de surface, des eaux souterraines et de l’eau potable.

Office fédéral de l’environnement (OFEV)

L’AWEL est représentatif de tous les services cantonaux de protection de l’environnement et des eaux avec lesquels l’Eawag collabore.

Office des déchets, de l’eau, de l’énergie et de l’air du canton de Zurich (AWEL)

La VSA est l’organisation professionnelle suisse dans le secteur de la gestion intégrale de l’eau

Association suisse des professionnels de la protection des eaux (VSA)

L’OFSP est chargé de protéger la santé publique, la politique de santé et le système de santé.

Office fédéral de la santé publique (OFSP)

Le CoUDLab réunit les activités européennes de recherche et d’innovation ainsi que les installations expérimentales pour les systèmes de drainage urbain.

CoUDLabs

Expertes et experts

Dr. Christian Binz
  • systèmes décentralisées
  • innovation
  • changements globaux
  • transitions vers la durabilité
  • gestion des eaux urbaines
Marc Böhler
  • traitement des eaux usées
  • charbon actif
  • micropolluants
  • ozonation
  • elimination des composés traces
Dr. Helmut Bürgmann
  • résistance aux antibiotiques
  • bactérioplancton
  • Mikrobiologie
  • nutriments
  • eaux de surface
Dr. Nicolas Derlon
  • eaux usées
  • traitement des eaux usées
  • stations d'épuration
Prof. Dr. Juliane Hollender
  • Méthodes de calcul
  • dégradation biologique
  • bioaccumulation
  • eaux souterraines
  • spectrométrie de masse
Dr. Adriano Joss
  • eaux usées
  • micropolluants
  • ozonation
Prof. Dr. Joao Paulo Leitao
  • GIS
  • urbanisme
  • modélisation
  • Évaluation des risques
  • gestion des eaux urbaines
PD Dr. Judit Lienert
  • analyse décisionnelle
  • acceptabilité sociale
  • gestion durable de l'eau
  • participation des acteurs
  • recherches transdisciplinaires
Prof. Dr. Max Maurer
  • eaux usées
  • technologies décentralisées
  • gestion durable de l'eau
  • assainissement
  • gestion des eaux urbaines
  • séparation des urines
Dr. Christa McArdell
  • charbon actif
  • traitement des eaux usées
  • flux de masse
  • micropolluants
  • ozonation
Prof. Dr. Eberhard Morgenroth
  • eaux usées
  • technologies décentralisées
  • nutriments
  • gestion des eaux urbaines
  • urbanisme
  • séparation des urines
Dr. Lena Mutzner
  • modélisation
  • qualité de l'eau
  • micropolluants
  • monitoring
  • gestion durable de l'eau
Dr. Christoph Ort
  • eaux usées
  • épidémiologie basée sur les eaux usées
  • micropolluants
  • modélisation
  • monitoring
Dr. Jörg Rieckermann
  • eaux usées
  • modélisation
  • gestion des eaux urbaines
  • recherches transdisciplinaires
Dr. Linda Strande
  • assainissement
  • changements climatiques
  • Récupération de ressources
  • systèmes décentralisées
  • écologie microbienne
Dr. Andreas Voegelin
  • arsenic
  • géochimie environnementale
  • composés traces
  • ressources en eau
  • sols
Prof. Dr. Kai Udert
  • séparation des eaux usées
  • technologies décentralisées
  • nutriments
  • séparation des urines
  • Récupération de ressources

Publications académiques

Extbase Variable Dump
array(3 items)
   publications => '34703,35350,34992' (17 chars)
   libraryUrl => '' (0 chars)
   layout => '1' (1 chars)
Extbase Variable Dump
array(3 items)
   0 => Snowflake\Publications\Domain\Model\Publicationprototypepersistent entity (uid=34703, pid=124)
      originalId => protected34703 (integer)
      authors => protected'Baumgartner, S.; Salvisberg, M.; Schmidhalter, P.; Julian,&nb
         sp;T. R.; Ort, C.; Singer, H.
' (120 chars) title => protected'Insights into respiratory illness at the population level through parallel a
         nalysis of pharmaceutical and viral markers in wastewater
' (133 chars) journal => protected'Nature Water' (12 chars) year => protected2025 (integer) volume => protected3 (integer) issue => protected'' (0 chars) startpage => protected'580' (3 chars) otherpage => protected'589' (3 chars) categories => protected'' (0 chars) description => protected'Wastewater as a medium contains information on both circulating pathogens an
         d drug consumption at the population level. This study combines tracking of
         respiratory viruses and quantification of pharmaceuticals as untargeted indi
         cators of symptoms related to acute respiratory infections and influenza-lik
         e illnesses such as coughing, fever and pain. From January 2021 to June 2024
         , raw wastewater samples from ten locations covering 23% of the Swiss popula
         tion were analysed. This encompassed 15 pharmaceuticals and four priority re
         spiratory viruses including severe acute respiratory syndrome coronavirus vi
         rus-2 (SARS-CoV-2), respiratory syncytial virus (RSV), influenza A and influ
         enza B viruses. The pharmaceutical compounds dextromethorphan, pheniramine,
         clarithromycin, acetaminophen and codeine showed a strong correlation with r
         espiratory virus loads in wastewater. This enabled the estimation of pathoge
         n-specific and cumulative symptom treatment in the population. In 2021 and 2
         024, notable increases in pharmaceutical loads without corresponding increas
         es in viral loads signalled high community symptoms linked to unsurveilled p
         athogens. This study demonstrates that pharmaceutical surveillance can infor
         m respiratory disease burden and highlights the value of integrated surveill
         ance for assessing emerging public health threats beyond those routinely mon
         itored.
' (1375 chars) serialnumber => protected'' (0 chars) doi => protected'10.1038/s44221-025-00437-4' (26 chars) uid => protected34703 (integer) _localizedUid => protected34703 (integer)modified _languageUid => protectedNULL _versionedUid => protected34703 (integer)modified pid => protected124 (integer)
1 => Snowflake\Publications\Domain\Model\Publicationprototypepersistent entity (uid=35350, pid=124) originalId => protected35350 (integer) authors => protected'Pitton, M.; McLeod, R. E.; Caduff, L.; Dauletova, A
         .; de Korne-Elenbaas, J.; Gan, C.; Hablützel, C.; Holschneid
         er, A.; Kang, S.; Loustalot, G.; Schmidhalter, P.; Schne
         ider, L.; Wettlauffer, A.; Yordanova, D.; Julian, T.&nbs
         p;R.; Ort, C.
' (322 chars) title => protected'A six-plex digital PCR assay for monitoring respiratory viruses in wastewate
         r
' (77 chars) journal => protected'Nature Water' (12 chars) year => protected2025 (integer) volume => protected3 (integer) issue => protected'' (0 chars) startpage => protected'1174' (4 chars) otherpage => protected'1186' (4 chars) categories => protected'' (0 chars) description => protected'Wastewater surveillance can track trends in multiple pathogens simultaneousl
         y by leveraging efficient laboratory processing. In Switzerland, wastewater
         surveillance of four respiratory pathogens is conducted at 14 locations repr
         esenting 2.3 million people. Trends in respiratory diseases are tracked usin
         g a six-plex digital PCR assay targeting influenza A, influenza B, respirato
         ry syncytial virus and SARS-CoV-2 N1 and N2 regions and murine hepatitis vir
         us for recovery efficiency control. Wastewater data were integrated with dis
         ease data from two reporting systems, and comparisons from July 2023 to July
          2024 showed strong agreement for most targets. Lower correspondence for inf
         luenza B highlighted challenges in tracking disease dynamics during seasons
         without pronounced outbreaks. Wastewater monitoring further revealed that ta
         rgeting N1 or N2 led to divergent estimates of SARS-CoV-2 loads, highlightin
         g the impact of mutations in assay target regions. The study emphasizes the
         importance of an integrated wastewater monitoring programme as a complementa
         ry tool for public health surveillance, demonstrating clear concordance with
          clinical data.
' (1155 chars) serialnumber => protected'' (0 chars) doi => protected'10.1038/s44221-025-00503-x' (26 chars) uid => protected35350 (integer) _localizedUid => protected35350 (integer)modified _languageUid => protectedNULL _versionedUid => protected35350 (integer)modified pid => protected124 (integer)
2 => Snowflake\Publications\Domain\Model\Publicationprototypepersistent entity (uid=34992, pid=124) originalId => protected34992 (integer) authors => protected'Ruan, C.; Vinod, D. P.; Johnson, D. R.' (63 chars) title => protected'Phage-mediated peripheral kill-the-winner facilitates the maintenance of cos
         tly antibiotic resistance
' (101 chars) journal => protected'Nature Communications' (21 chars) year => protected2025 (integer) volume => protected16 (integer) issue => protected'1' (1 chars) startpage => protected'5839 (13 pp.)' (13 chars) otherpage => protected'' (0 chars) categories => protected'' (0 chars) description => protected'The persistence of antibiotic resistant (AR) bacteria in the absence of anti
         biotic pressure raises a paradox regarding the fitness costs associated with
          antibiotic resistance. These fitness costs should slow the growth of AR bac
         teria and cause them to be displaced by faster-growing antibiotic sensitive
         (AS) counterparts. Yet, even in the absence of antibiotic pressure, slower-g
         rowing AR bacteria can persist for prolonged periods of time. Here, we demon
         strate a mechanism that can explain this apparent paradox. We hypothesize th
         at lytic phage can modulate bacterial spatial organization to facilitate the
          persistence of slower-growing AR bacteria. Using surface-associated growth
         experiments with the bacterium <em>Escherichia coli</em> in conjunction with
          individual-based computational simulations, we show that phage disproportio
         nately lyse the faster-growing AS counterpart cells located at the biomass p
         eriphery via a peripheral kill-the-winner dynamic. This enables the slower-g
         rowing AR cells to persist even when they are susceptible to the same phage.
          This phage-mediated selection is accompanied by enhanced bacterial diversit
         y, further emphasizing the role of phage in shaping the assembly and evoluti
         on of bacterial systems. The mechanism is potentially relevant for any antib
         iotic resistance genetic determinant and has tangible implications for the m
         anagement of bacterial populations via phage therapy.
' (1421 chars) serialnumber => protected'' (0 chars) doi => protected'10.1038/s41467-025-61055-y' (26 chars) uid => protected34992 (integer) _localizedUid => protected34992 (integer)modified _languageUid => protectedNULL _versionedUid => protected34992 (integer)modified pid => protected124 (integer)
Baumgartner, S.; Salvisberg, M.; Schmidhalter, P.; Julian, T. R.; Ort, C.; Singer, H. (2025) Insights into respiratory illness at the population level through parallel analysis of pharmaceutical and viral markers in wastewater, Nature Water, 3, 580-589, doi:10.1038/s44221-025-00437-4, Institutional Repository
Pitton, M.; McLeod, R. E.; Caduff, L.; Dauletova, A.; de Korne-Elenbaas, J.; Gan, C.; Hablützel, C.; Holschneider, A.; Kang, S.; Loustalot, G.; Schmidhalter, P.; Schneider, L.; Wettlauffer, A.; Yordanova, D.; Julian, T. R.; Ort, C. (2025) A six-plex digital PCR assay for monitoring respiratory viruses in wastewater, Nature Water, 3, 1174-1186, doi:10.1038/s44221-025-00503-x, Institutional Repository
Ruan, C.; Vinod, D. P.; Johnson, D. R. (2025) Phage-mediated peripheral kill-the-winner facilitates the maintenance of costly antibiotic resistance, Nature Communications, 16(1), 5839 (13 pp.), doi:10.1038/s41467-025-61055-y, Institutional Repository

Photo de couverture: Dans la station d’épuration zurichoise Werdhölzli, les chercheuses et chercheurs de l’Eawag récoltent des échantillons d’eaux usées qu’ils analyseront ensuite en laboratoire pour dépister le SARS-CoV2 (Photo: Eawag, Esther Michel).