L’usage des végétaux aquatiques dans les filières de traitement des eaux provient de l’observation du rôle des zones humides naturelles dans la préservation de la qualité des milieux aquatiques. En France l’expérience a démarré en 1978. Depuis les premières réalisations jusqu’au début des années 2000 la filière a été évaluée principalement par des bilans 24 h à chaque étape de traitement. Si cette méthode considère les systèmes comme une boîte noire et ne donne pas accès à la quantification des mécanismes impliqués au sein du système, elle a permis néanmoins de poser les premières règles de dimensionnement. Cette approche pragmatique a permis de fiabiliser le dimensionnement et de crédibiliser la filière classique. Cependant, certaines questions restaient en suspens comme le comportement des filtres dans des conditions extrêmes (limites hydrauliques, limites organiques) et la nécessaire évolution de la filière pour l’amélioration des performances (dénitrification, phosphore …). De même, le succès de la filière a généré des intérêts à associer les filtres à d’autres systèmes de traitement (lagunage naturel, lits bactériens, disque biologiques …) ou de développer la filière pour d’autres types d’applications comme le traitement des boues ou les surverses de déversoir d’orage. Mon activité de recherche a reposé sur l’objectif de développer et d’encadrer le développement des systèmes extensifs de traitement des eaux et des boues d’épuration. La démarche mise en ½uvre associe différents niveaux. Un niveau structurel (comment organiser la recherche et l’appui technique face à une demande très forte) ainsi qu’un niveau scientifique (quelles méthodologies développer pour lever les verrous scientifiques). Les axes de développement sont liés soit à l’amélioration des performances (niveaux de rejet plus stricts, optimisation de l’emprise au sol, du coût …) soit au développement de nouveaux domaines d’application (eaux urbaines de temps pluie, matières de vidange …). La difficulté, à l’instar de tout procédé biologique, réside dans le fait que les filtres plantés sont des écosystèmes complexes qu’il n’est pas possible d’étudier par le biais d’une seule discipline. L’hydraulique, la chimie, la microbiologie, la physiologie végétale, sont autant de domaines scientifiques qu’il convient de prendre en compte pour comprendre les mécanismes et équilibres qui gèrent ces systèmes. L’objectif était de faire évoluer la recherche d’une analyse pragmatique des systèmes (de type essais-erreurs), vers une approche déterministe pour préciser les mécanismes ainsi qu’une approche mécaniste par la création de modèles dynamiques complexes. Le rapport montre comment les recherches menées ont permis de faire évoluer la filière pour répondre à des problématiques non maîtrisées jusqu’alors (réseau unitaire, azote, phosphore, association de procédés, réduction de l’emprise au sol, traitement des boues et matières de vidange, traitement des rejets urbains de temps de pluie…). Pour cela, une forte évolution des approches de recherche a été nécessaire pour étudier plus finement les mécanismes hydrauliques, chimiques et biologiques des ouvrages de traitement. Cette approche fait intervenir la modélisation mécaniste et le transfert de ces connaissances via des outils d’aide au dimensionnement des ouvrages pour l’ingénierie. Les pistes futures sont présentées aussi bien sur les problématiques opérationnelles à court terme pour les eaux usées domestiques (Intensification des filières pour le traitement des eaux usées domestiques, usage de matériaux alternatifs, problématique du colmatage …) les eaux pluviales et les boues que, à moyens et longs termes, des champs d’application nouveaux pour l’application dans les pays du sud ou s’adapter à l’évolution de la gestion des eaux dans la ville. Ces problématiques opérationnelles sont à associer avec des problématiques scientifiques pour mieux comprendre les mécanismes impliqués (dynamique de la matière organique, transferts d’oxygène …) et intégrer ces connaissances des différents processus dans la modélisation mécaniste. Pour cela de nouveaux outils seront à utiliser comme par exemple ceux issus de la biologie moléculaire.