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Légionelles : prévenir le risque sans nuire à l’environnement

30 janvier 2019 Paru dans le N°418 à la page 49 ( mots)
Rédigé par : Emilie TRAN PHONG

En détection comme en traitement, de nouvelles solutions émergent pour prévenir le risque de légionelles dans les réseaux d’eau chaude sanitaire et les tours aéroréfrigérantes. Leur intérêt?? Simplifier la détection de ces bactéries et renforcer l’efficacité des traitements, à moindre coût et en limitant les rejets chimiques dans l’environnement.

Entre janvier et août 2018, plus de 1.300 cas de légionellose ont été déclarés en France, contre 850 sur la même période de 2017. L’incidence de cette infection pulmonaire grave, causée par les légionelles, en particulier par l’espèce Legionella pneumophila, a augmenté de 64 %. Santé Publique France attribue cette recrudescence à la météo douce et humide du printemps dernier, particulièrement propice au développement de ces bactéries, mais aussi à une augmentation des installations défaillantes et/ou mal entretenues et à des contrôles pas toujours assez réguliers. Dans les réseaux d’eau chaude sanitaire (ECS) comme dans les tours aéroréfrigérantes (TAR), la maîtrise du risque légionelles passe en effet par le maintien des équipements propres et en bon état, soumis régulièrement à des traitements préventifs.
UV Germi propose une gamme dite “compacte” pour les petits débits jusqu’à 10 m3/h, et une gamme industrielle pour les débits plus importants sur les tours aéroréfrigérantes par exemple.

Tuer les légionelles sans chimie

Naturellement présentes dans les lacs, fleuves et rivières, les légionelles pénètrent dans les circuits en même temps que l’eau d’appoint. Pour s’en débarrasser, les solutions ont longtemps reposé sur des produits chimiques : eau de Javel, chlore, dioxyde de chlore, brome, ozone, isothiazolinone, DBNPA, etc. Mais, comme ces produits ont un impact sanitaire et environnemental plus ou moins important, de nouvelles méthodes, s’appuyant sur des principes physiques ou biologiques, ont été mises au point pour les remplacer.

« Il est vrai que le dioxyde de chlore agit sur le biofilm en le décomposant, explique Jeremie Machemy chez Evoqua. Mais il faut, pour ce faire, ajouter des doses élevées qui peuvent mettre en péril l’installation à long terme. De plus, la dégradation du biofilm par oxydation entraîne le relargage de germes actifs qui vont se retrouver jusqu’au point de consommation de l’eau. Autrement dit, l’eau sera contaminée par d’autres germes, et il faut mettre en place des filtres stériles en sortie… Nous avons mis en exergue l’efficacité d’un nettoyage hydropneumatique avec pulsation d’air comprimé dans la boucle d’eau chaude. Le mélange de l’air et de l’eau génère alors un phénomène de cavitation dans le circuit. Grâce à la cavitation, il est très simple d’éradiquer les dépôts et le biofilm. Le système est manuel et permet d’enlever le biofilm complètement. Ensuite, nous conseillerons toujours de maintenir une dose de dioxyde de chlore entre 0,1 et 0,2 mg/l seulement. Le dioxyde de chlore reste le meilleur agent oxydant car il empêche la formation de biofilm, même à faible dose et à une longue durée de vie (utile pour les bras mort) ».

Au delà des solutions de traitement par UV, Comap propose des appareils antitartres électroniques (procédé breveté) qui appliquent un champ électrique impulsionnel et alternatif aux charges électriques naturelles des ions calcium (Ca2) et hydrogénocarbonates (H2CO3–) qui sont dissous dans l’eau.

Les premiers traitements alternatifs à avoir été utilisés, les chocs thermiques, ne règlent pas parfaitement le problème. En élevant, à intervalles réguliers, la température d’un réseau à +70 °C pendant plusieurs dizaines de minutes, de l’arrivée d’eau aux points de puisage, ils tuent les bactéries en circulation. Mais, comme ils sont appliqués de façon discontinue, ils n’empêchent pas les recontaminations entre deux séquences de traitements.

Les réacteurs UV, comme ceux que proposent Abiotec UV, Bio UV Group, Comap, Evoqua Water Technologies, UV Germi, Aquafides-Katadyn UV, RER ou Xylem Water Solutions, ont une action plus permanente. Le principe est simple : l’eau circule autour d’une lampe à rayonnement UVc, ce qui détruit les virus, bactéries et protozoaires qui s’y trouvent. « Nos réacteurs UV se branchent sur une boucle d’eau chaude sanitaire, ce qui fait que l’eau est désinfectée à chaque passage », explique Guerric Vrillet, directeur technique chez UV Germi. Cette marque propose des modèles spécialement conçus pour une utilisation en ECS ou en TAR : « leurs joints ont une bonne tenue à la chaleur et, depuis cette année, leurs lampes UVc sont aussi insensibles aux températures élevées ». Les ultraviolets constituent une réponse préventive en réseaux ECS comme en TAR, pour les eaux d’apports comme pour les eaux en circulation. « Certains exploitants, confrontés à la recontamination de leurs circuits après un choc chimique ou thermique, font appel à nous, indique Guerric Vrillet, chez UV Germi. Nos réacteurs UV tuent les bactéries responsables. Et, en restant en place, ils empêchent les récidives ». La dose UV nécessaire à l’élimination de 90 % des Legionella pneumophila est de 12 mJ/cm². Mais pour détruire toutes les souches de légionelles et toutes les bactéries pathogènes pour l’homme, les fabricants préconisent des doses allant jusqu’à 60 mJ/cm².
Le procédé galvanique développé par Aquabion, breveté, agit sur les dépôts  de tartre et la corrosion, donc sur l’installation d’un biofilm et la prolifération  possible de légionelles.

Pour un traitement préventif concernant les circuits d'eau chaude sanitaire, BIO-UV Group préconise la mise en place d’un UV sur l’alimentation d’eau froide générale et pour optimiser le traitement, d'installer un second réacteur sur le circuit retour de bouclage ECS.

De son côté, Aquafides-Katadyn UV propose la fabrication de réacteur UV sur mesure pour répondre aux problématiques les plus spécifiques.
Reste que pour mener à bien la lutte contre les infections par des légionelles, il faut obligatoirement s’attaquer à l’origine du problème, c’est-à-dire au biofilm.

Lutter contre le tartre et la corrosion par la physique

Le tartre et la corrosion constituent un milieu privilégié pour les microbes, qui les protège de la plupart des traitements. De là, ils peuvent facilement repartir à la conquête du réseau après un choc chimique ou thermique.
Là encore, des systèmes alternatifs à la chimie ont été développés. Aquabion a développé un procédé galvanique contre le tartre et la corrosion. « Notre appareil est constitué d’un corps en laiton et d’une anode en zinc, explique Cyrille Gerhardt, gérant d’Aquabion. Quand l’eau passe à travers, cela génère un mélange des métaux, qui engendre lui-même une électrolyse. Des ions de zinc sont libérés et, en agglomérant les ions de calcium, ils rendent le calcaire amorphe et non incrustant. Ce traitement agit aussi contre le tartre existant en évitant les nouveaux dépôts et en ayant un effet légèrement abrasif sur celui déjà installé. Par ailleurs, il réduit le potentiel électrique de l’eau, ce qui limite le risque de corrosion ».

Arionic propose de son côté une solution antitartre reposant sur le passage forcé de l’eau dans un champ électromagnétique. « Comme pour toute innovation, il faut prouver l'efficacité du procédé afin d'accompagner les acteurs dans le changement de pratiques, souligne Jocelyne Frayssines, chez Arionic. C'est pourquoi nous avons développé des garanties de résultats basés sur un protocole de suivi précis ». Pour prouver l'action sur le tartre, c'est simple avec des manchettes témoins neuves et entartrées permettant de suivre le détartrage. Mais pour prouver l'efficacité sur le biofilm, c'est plus complexe ; or le biofilm est la source nourricière des légionelles, Pseudomonas et autres bactéries dans les réseaux d'eau froide. « Depuis plusieurs années, nous utilisons l'ATPmétrie quantitative pour mesurer la décroissance des bactéries et du biofilm dans les réseaux et ainsi mettre en valeur l'efficacité du procédé Arionic, précise Jocelyne Frayssines. Nous avons constaté un décrochement du biofilm après 1 à 2 mois, biofilm qui ne revient pas ensuite dans le réseau. Nous avons créé un milieu défavorable à la prolifération des bactéries, qui perdure dans le temps. Cela nous a permis également de prendre un engagement de résultat de 10 ans sur des valeurs précises d'ATPmétrie en tous points d'utilisation de l'eau dans un hôpital ». Un suivi effectué sur 25 points terminaux d'un hôpital en PPP depuis 2011 montre l’absence de développement de biofilm dans le réseau. L'installation porte uniquement sur l'arrivée générale eau froide et consiste donc en un passage unique de l'eau dans l'appareil de traitement. « Prouver l'efficacité de notre procédé sur l'enlèvement du biofilm a été un pas considérable pour la sécurité de nos clients et la lutte permanente contre le développement des légionelles, des PYO… dans les réseaux, souligne Jocelyne Frayssines. Ce suivi montre l’intérêt des outils d'ATPmétrie pour contrôler la qualité des réseaux ».

Le kit de mesure par ATPmétrie Dendridiag® de GL Bioncontrol a été adapté  pour une mise en œuvre simple et rapide par l’exploitant, le technicien  de maintenance ou le traiteur d’eau.

Le générateur hydro-magnétique Fluid Force d’Efi Bio Concept, dont l’action est exclusivement physique, est un dispositif autonome de traitement permanent contre le calcaire et la corrosion (Effet Evans) pour réseaux domestiques ou industriels. Il empêche le carbonate de calcium et le magnésium carbonate de se développer. Par un processus progressif et lent, il supprime l'entartrage, qui s’est formé dans le temps et inhibe les processus de corrosion associés au calcaire favorisant l'entraînement et l'enlèvement progressif des agrégats corrosifs générés dans les réseaux.

Legio EZ-Test™ de C4hydro est un un test simple, utilisable en laboratoire ou sur le terrain, qui rend un résultat positif en cas de concentration en Legionella pneumophila (UFC/L) cultivables dépassant un seuil défini par l’utilisateur.

Sans tartre ni corrosion, on évite l’installation d’un biofilm et la prolifération des légionelles. Parfois, cela suffit. Mais, dans certaines configurations – notamment quand les circuits sont longs, comportent des bras morts ou sont alimentés par une eau riche en microorganismes –, il est nécessaire d’associer les procédés contre le tartre et la corrosion avec un traitement biocide. Dans les TAR, cette combinaison est même quasi systématique. La solution Clean Aero® de Micropulse Plating Concepts (MPC), pour tours aéroréfrigérantes, associe ainsi un réacteur UV à de l’eau oxygénée, pour un double effet antibactérien et antitartre.

Legiolert® d’Idexx repose sur une technologie de détection d'enzymes bactériennes qui permet, au moyen d'un substrat présent dans le réactif, de mettre en évidence la présence de Legionella pneumophila. 

Pour les réseaux d’eau sanitaire, la société ARèS Solutions France utilise un biocide puissant à base de peroxyde d’hydrogène et d’argent, autorisé par la Direction Générale de la Santé, non toxique, compatible avec tous les matériaux, qui permet l’éradication des légionelles présentes dans l’eau et le biofilm. « L’alliance des deux substances actives que sont le peroxyde d’hydrogène et l’argent lui confère son efficacité, explique Frédéric Bouvard chez ARèS Solutions France. L’oligodynamie est un effet selon lequel les ions métalliques d’argent déploient leur effet nocif ou inhibiteur sur des micro-organismes, ceci même avec un dosage extrêmement faible. L’argent va influencer la perméabilité des membranes cellulaires. Les micro-organismes s’en retrouvent affaiblis et deviennent très sensibles aux biocides oxydant, dans notre cas, le peroxyde d’hydrogène. L’activité enzymatique des micro-organismes est perturbée ainsi que leur faculté à se reproduire. Ce principe permet à ce type de traitements curatifs d’être particulièrement efficaces ».

Probiotiques : trois-en-un

Le fabricant Aquatreat, lui, va plus loin. « L’Aquatreat 202 suffit à prévenir à la fois la corrosion, le tartre et le biofilm dans les tours aéroréfrigérantes », témoigne Vincent Honnart, responsable commercial Nord Est - Île-de-France chez Orizon, groupe qui réunit les sociétés Resonet Services, L’Eau Reine et Vanlaer, et qui distribue ce produit. Mélange de stabilisants de sels de dureté, de polymères et d’agents mouillants, l’Aquatreat 202 ne comporte pas de sels de métaux lourds ou d’agents actifs considérés comme nocifs pour la santé ou l’environnement. Injecté au niveau de l’arrivée d’eau, il agit en tout point de l’installation. Il n’est pas biocide, mais il empêche la formation de tartre, de corrosion et de biofilm sur les parois. Les bactéries sont ainsi maintenues en suspension. Et, comme les légionelles sont une espèce “fragile” au regard de la flore initialement présente dans l’eau d’appoint des installations (qui n’est jamais stérile), celle-ci entre en compétition avec elles et les empêche de se multiplier. Il n’y a plus besoin d’injecter de biocides. « L’Aquatreat 202 permet aussi de faire des économies d’eau, ajoute Vincent Honnart. Avec ce produit, nous pouvons travailler à des concentrations plus élevées, donc avoir des purges de déconcentration moins importantes. En outre, comme il évite l’utilisation de biocides oxydants, la pérennité des installations est mieux préservée ». Déjà testé depuis plus d’un an dans les tours aéroréfrigérantes d’un important constructeur automobile, Aquatreat 202 a permis à lui seul d’y maintenir la présence de légionelles en deçà des seuils de détection, et ce malgré l’épisode de fortes chaleurs observé cette année.

Distributeur exclusif du procédé Acquaprocess, via un traitement physique non intrusif par onde basse fréquence, Acqua Solutions propose une autre solution. A la différence des méthodes précédemment évoquées, le procédé Acquaprocess repose sur une action spécifique sur les légionelles circulantes avec blocage de la multiplication (division cellulaire). Il a aussi une action spécifique qui permet de dissoudre les dépôts de tartres et maîtriser la couche de biofilm en préventif et curatif. « L’eau traitée en différents point du réseau, est désormais capable, en circulant de dissoudre les dépôts existant avec une rémanence jusqu’au point de puisage, explique Valery Alexandre chez Acqua Solutions. Il peut être utilisé sur tout type de réseau : eau potable, ECS, eau de process… En plus d’éradiquer Legionella pneumophila, il en résulte généralement une optimisation des échanges thermiques, de la circulation ainsi qu’une baisse des interventions de maintenance. Très apprécié par les clients pour avoir réussi là ou les autres ont échoué, l’entreprise Acqua Solutions s’engage sur le résultat pour un investissement généralement amorti en moins de 2 ans ».

Contrôler l’efficacité des traitements

La stratégie de prévention à mettre en place est fonction de chaque installation, de sa configuration et de ses caractéristiques de fonctionnement. Le plus souvent, les produits et dosages sont définis par les sociétés de traitement des eaux, après audit. Mais certains paramètres comme la composition microbiologique de l’eau étant susceptibles d’évoluer régulièrement, il est important de vérifier l’efficacité de ces choix.
La méthode par culture au laboratoire SGS France, accrédité COFRAC n°1-6446, est la seule méthode actuellement reconnue par les autorités. 

Que ce soit dans les réseaux d’ECS ou les TAR, la concentration de Legionella pneumophila ne doit pas dépasser 1.000 unités formatrices de colonie (UFC) par litre. La réglementation impose un contrôle de ce taux par des analyses en laboratoires : une fois par an dans les réseaux d’eau chaude sanitaire, et une à deux fois par mois dans les tours aéroréfrigérantes, selon qu’elles sont soumises à autorisation ou à déclaration. Actuellement, deux méthodes de recherche et de dénombrement sont normalisées en France : la culture de bactéries (norme NF T90-431) et la PCR quantitative, ou qPCR (NF T90-471). Les exploitants combinent souvent les deux. La qPCR, d’abord, qui ne demande que quelques heures pour détecter la présence anormale de bactéries mais qui donne des résultats en unité génome par litre (UG/L), nécessitant une interprétation pour être comparés aux valeurs seuils. La culture de bactéries, ensuite, qui nécessite un délai d’au moins 10 jours mais donne des résultats en UFC/litre.

Des résultats partiels sont toutefois envoyés dès 5 jours d’analyse si un dépassement de plus de 1.000 UFC/L est observé. « Seule la méthode par culture selon la NFT 90-431 fait foi vis-à-vis des autorités », souligne Guillaume Cadiergues, Directeur des Opérations, Laboratoire Environnement, Health and Safety, Groupe SGS France.
TMR fournit des équipements complets et optimisés en fonction des conditions de service en capteurs, transmetteurs-régulateurs, pompes doseuses et accessoires en associant à ces matériels des prestations globales telles que vente de réactifs, contrat de maintenance, etc…

Entre deux analyses réglementaires, des légionelles peuvent cependant proliférer, et il vaut mieux le savoir pour réagir à temps. C’est pourquoi d’autres moyens de détection sont proposés aux exploitants en complément. À coûts modérés, ils peuvent être utilisés sur site de façon journalière, hebdomadaire ou mensuelle, selon les besoins. Ces méthodes ne repèrent pas spécifiquement les légionelles mais permettent d’alerter rapidement en cas de prolifération bactérienne, pour en investiguer la cause ou pour qu’une recherche plus spécifique soit enclenchée. C’est le cas des kits de mesure Dendridiag®, développés par GL Biocontrol ou des solutions développées par LuminUltra Technologies qui permettent de quantifier en temps réel, par ATPmétrie, la biomasse active présente dans un échantillon d’eau. Initialement utilisés en laboratoires, ces kits ont été adaptés pour une mise en œuvre rapide sur le terrain. Ils permettent de suivre l’évolution de la charge microbiologique d’une eau, de vérifier l’efficacité de traitements biocides et biodispersants, ou encore d’évaluer l’impact des différentes phases d’une procédure de nettoyage et de désinfection. Ils permettent alors d’adapter la stratégie de traitement, si nécessaire.

LuminUltra a également racheté Instant-Labs, une société spécialisée en microbiologie moléculaire (qPCR et Next Generation Sequencing) qui a développé un procédé exclusif de stabilisation des échantillons. « Ce procédé permet de garantir l’absence de toute altération entre le moment du prélèvement et le moment de l’analyse, explique Jean-Yves Soulard Sales Engineer chez LuminUltra. Plus besoin d’expédier un échantillon réfrigéré par conteneur : un simple envoi par la poste d’un petit flacon de 5 ml suffit ». Autre avantage, la préparation de cette stabilisation, très simple, peut être réalisée sur le terrain.

GL Biocontrol développe par ailleurs une gamme de produits innovants pour la quantification de Legionella spp et/ pneumophila par qPCR. « Nous la proposons aux laboratoires d’analyse, pour leurs tests d'autocontrôle, mais aussi aux exploitants, explique Laurent Garrelly, directeur scientifique chez GL Biocontrol. Depuis l’an dernier, nous commercialisons en effet une solution globale incluant le kit d’extraction & purification de l’ADN, le kit de quantification qPCR et un thermocycleur compact et portable, qui permet de faire de la détection directement sur site ».

De même, Bio-rad développe une offre complète de quantification de Legionella en quelques heures grâce à la méthode PCR temps-réel. Sans culture bactérienne, des résultats fiables peuvent être obtenus en quatre heures, comprenant la filtration d'échantillons, l'extraction de l'ADN, l'amplification PCR spécifique et les analyses de données.

En complément de sa gamme de Kits d’analyse par ATPmétrie de seconde génération, LuminUltra Technologies commercialise des solutions innovantes d’analyse qPCR et ADN ainsi qu’un kit de stabilisation des échantillons utilisable directement sur site et garantissant une stabilité d’au minimum 4 semaines à température ambiante.

De son côté, Idexx a lancé en 2017 le Legiolert®, un test de diagnostic particulièrement simple à utiliser, même par des opérateurs dont l’analyse n’est pas forcément le métier. « Bien qu’il s’appuie sur la culture de bactéries, il ne peut pas encore être utilisé dans le cadre d’analyses réglementaires. Il n’a pas encore reçu la validation du ministère de la Santé, mais les études scientifiques, tout comme les premiers retours d’expérience, montrent que la méthode est aussi performante, voire plus, que la méthode de culture classique, tout en étant moins chère », indique Fabrice Le Gendre, directeur commercial chez Idexx. Surtout, la lecture des résultats est facilitée : le milieu de culture change de couleur en présence d’enzymes propres à Legionella pneumophila. Il n’y a pas besoin de procéder à une numération des colonies ou à un test de confirmation, ce qui explique que les délais soient réduits à sept jours au lieu de quatorze pour une culture classique. Ce délai est un peu plus long que pour la qPCR, mais les résultats étant exprimés en UFC/litre, les seuils réglementaires sont directement applicables.

Appareil de traitement UV BIO-UV Group, modèle DWNA, dédié au traitement des légionelles.

De son côté, C4Hydro, spécialiste de détection et dénombrement de microorganismes pathogènes dans l’environnement, a lancé les premières solutions terrain de dénombrement semi-quantitatif de Legionella pneumophila dans les réseaux ECS et TAR. Les solutions Legio EZ constituent une optimisation de la méthode de référence. Basées sur la culture de bactéries, elles conservent les propriétés de l’analyse microbiologique effectuée en laboratoire mais peuvent être utilisées directement sur le lieu des installations avec des résultats en seulement 48 heures au lieu de 10 jours. Legio EZ-Test, adapté aux ECS, est un test simple, utilisable en laboratoire ou sur le terrain, qui rend un résultat positif en cas de concentration en Legionella pneumophila dépassant un seuil défini par l’utilisateur. Legio EZ-Count™, adapté aux TAR, offre de son côté une estimation de concentration en Legionella pneumophila selon les deux seuils d’alerte définis par la réglementation en vigueur. La mesure, basée sur un calcul physique de la concentration de Legionella pneumophila en UFC/L, permet de déterminer si le réseau d’eau à l’endroit testé, contient moins de 1.000 UFC/L, entre 1.000 et 100.000 UFC/L ou plus de 100.000 UFC/L. Un autre développement en cours concerne la mise au point d’une solution automatisée de contrôle de la concentration en légionelles dans les réseaux d’eau en continu. Cet équipement permettra d’asservir l'injection de biocides, et réguler la température des ECS.

En cas de dépassement de la valeur cible de 1.000 UFC/litre, les protocoles de sécurité propres aux installations concernées peuvent être déclenchés sans attendre.

« Le fait d’obtenir des résultats rapides sur la concentration en Legionella pneumophila vivantes (UFC/L) dans le réseau permet de prendre rapidement les mesures adéquates : traiter s’il y a besoin, adapter le protocole de traitement à la concentration effective en Legionella pneumophila, ne pas traiter s’il n’y a pas besoin », souligne Jessica Poskitt chez C4Hydro. A noter, en 10 jours, la concentration en Legionella pneumophila peut passer d’un seuil non-détectable à plus de 100.000 UFC/L, seuil présentant un risque sanitaire sérieux (la réglementation prévoit de ne pas dépasser 1.000 UFC/L).
Le projet d’automate en cours de développement, qui a remporté cette année le concours d’innovation piloté par l’ADEME dans le cadre du programme d’investissements d’avenir, permettra d’aller encore plus loin dans la maîtrise fine du risque : le contrôle continu de la concentration en Legionella pneumophila (UFC/L) permettra à terme d’adapter en temps réel la température du réseau et l’injection de biocides… limitant ainsi l’impact environnemental et le coût énergétique consécutifs à la lutte contre cette bactérie pathogène. L’automate sera utilisable pour contrôler les réseaux d’ECS (type habitations collectives, hôpitaux…) et les TAR. 





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