Des fermes hydroponiques pour traiter les eaux usées

Selon certains chercheurs l’hydroponie pourrait être utilisée comme traitement supplémentaire des eaux usées avant leur rejet dans l’environnement. En effet, les plantes ont la capacité d’absorber les nutriments, les métaux toxiques et les contaminants présents dans l’eau. De plus, comme les eaux usées contiennent une teneur élevée en nutriments, elles fournissent un environnement de croissance parfait pour les végétaux dans un système hydroponique. L’étude Hydroponics with wastewater : a review of trends and opportunities de Liliana Cifuentes-Torres et ses collègues de l’Université autonome de Baja California (Mexique) évalue cette possibilité d’utiliser les eaux usées comme source nutritive pour le système, tout en examinant les avantages de l’hydroponie.

Utilisation des eaux usées pour l’irrigation

À travers le monde, 20 millions d’hectares sont irrigués par des eaux usées, soit 10 % de toutes les terres irriguées dans le monde. Selon la US Environmental Protection Agency et la World Bank, l’utilisation des eaux usées pour l’irrigation est une technique viable puisque la source d’eau est indépendante des changements climatiques et des sécheresses. De plus, la présence de nutriments, notamment l’azote (N) et le phosphore (P), dans les eaux usées en fait une source idéale pour l’irrigation en réduisant la quantité d’engrais nécessaire. Plusieurs études rapportent d’ailleurs une meilleure croissance des légumes à feuilles (laitue, brocoli, chou-fleur, céleri) irrigués avec des eaux usées par rapport à ceux irrigués avec des eaux souterraines.

Une fois traitées adéquatement, les eaux usées ne comportent pas de risques pour la santé humaine ni pour l’environnement. Toutefois, la FAO estime que 80 % des eaux usées retournent dans l’environnement sans être traitées ou en étant partiellement traitées, et ce, surtout dans les pays en développement. Dans ces cas-ci, l’eau utilisée pour l’irrigation risque de contenir des agents pathogènes (virus, bactéries) ou des métaux toxiques. La concentration en métaux est généralement trop faible pour comporter un véritable risque, mais on ne connaît pas la toxicité associée à une exposition chronique. Les pays plus riches, quant à eux, ont des normes strictes quant à l’utilisation des eaux usées.

L’hydroponie pour traiter les eaux usées

Plusieurs études mentionnent le potentiel des systèmes hydroponiques comme traitement supplémentaire des eaux usées avant leur rejet dans l’environnement. Ce lien s’intégrerait dans le développement de boucle d’économie circulaire urbaine. En effet, certains végétaux ont le potentiel d’absorber les nutriments, les métaux toxiques et les contaminants contenus dans l’eau. Plusieurs études, notamment celles de Boyden et Rababah (1996) et de Rababah et Ashbolt (2000) montrent la capacité de la laitue à absorber l’azote (80 %), le phosphore (77 %) et les TSS (matières en suspension – 99 %) contenus dans les eaux usées. Une autre étude de Yang (2015) montre que des épinards d’eau filtrent les eaux usées au point de les rendre conformes aux normes de rejet dans l’environnement tout en ayant la même croissance que dans une solution nutritive. À plus grande échelle, une serre de concombres de 450 m2 a réussi à réduire ses impacts environnementaux et ses coûts de production en récupérant l’eau de drainage de la serre pour irriguer les plants. Ainsi, l’utilisation d’eau est réduite de 33 % et moins d’intrants sont nécessaires puisque l’eau de drainage continent déjà des nutriments (59 % du N, 25 % du P et 55 % du K requis).

Des fermes hydroponiques pour traiter les eaux usées ?

Si l’hydroponie ne se classe pas comme étant une forme d’agriculture biologique, puisqu’elle utilise des solutions nutritives et de l’énergie électrique, cette pratique peut toutefois encourager le recyclage des nutriments et l’utilisation efficace des terres et de l’eau. Des alternatives sont étudiées pour permettre à l’hydroponie d’être qualifiée de « biologique », notamment par l’utilisation de vermicomposte ou de substrats organiques (fibres de noix de coco ou sable) couplés avec des solutions nutritives provenant des extrants de fermes d’élevage. Toutefois, dans la plupart des cas, il est encore nécessaire d’ajouter un surplus de nutriments pour assurer une bonne croissance des plantes.

Avec la promotion que fait l’USDA sur l’agriculture urbaine et les fermes verticales, on prévoit une augmentation de 45 % de la quantité de systèmes hydroponiques d’ici 2050. Par le contrôle des conditions (lumière, température) et des nutriments, l’hydroponie offre un meilleur rendement que l’agriculture traditionnelle tout en occupant 75 % moins de terres et en utilisant 90 % moins d’eau. En cultivant près des villes ou dans les villes, le transport est réduit ce qui signifie des aliments plus frais et une réduction des émissions de GES associées au transport. Toutefois, les coûts d’investissements sont élevés et la demande énergétique est considérable, surtout dans les pays où le climat est défavorable à la culture. Les impacts environnementaux vont dépendre de la source d’énergie.

Enfin, en considérant la capacité des plantes en culture hydroponique à absorber la majorité des nutriments et certains contaminants, Cifuentes-Torres et al. estiment que l’hydroponie pourrait donc être utilisée comme deuxième ou troisième système de traitement des eaux usées, surtout lors de production. Ainsi, les eaux rejetées dans l’environnement seraient moins nuisibles. Simultanément au traitement des eaux, l’hydroponie pourrait permettre la culture de fruits, de légumes et de plantes décoratives (dans le cas d’eau contaminée) dans un objectif lucratif ou de subsistance.

Source

Cifuentes‐Torres, L., Mendoza‐Espinosa, L. G., Correa‐Reyes, G., & Daesslé Luis Walter. (2021). Hydroponics with wastewater: a review of trends and opportunities. Water and Environment Journal35(1), 166–180. https://doi.org/10.1111/wej.12617

Références

Boyden, B.H. and Rababah, A.A. (1996) Recycling nutrients from municipal wastewater. Desalination, 106, 241–246. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(96)00114-2.

Rababah, M. and Ashbolt, N. (2000) Innovative production treatment Hydroponic farm for primary municipal sewage utilisation. Water Research, 34(3), 825–834. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135499002316

Yang, L., Giannis, A., Chang, V. W-C., Liu, B., Zhang, J., & Wang, J-Y. (2015). Application of hydroponic systems for the treatment of source-separated human urine. Ecological Engineering, 81, 182-191. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.04.013


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