Eaux usées domestiques et déchets de cuisine comme source de nutriments en agriculture urbaine

Afin d’assurer la viabilité à long terme des villes, il semble nécessaire de réduire leur impact environnemental ainsi que leur dépendance à des intrants. Pour ce faire, la mise en place de boucles de réutilisation des ressources et de l’énergie est de plus en plus souvent mise de l’avant. Ces boucles créeraient une sorte de métabolisme urbain circulaire. Dans ce contexte, l’agriculture urbaine (AU) permet un approvisionnement en aliments interne à la ville, tandis que les nouvelles méthodes d’assainissement basé sur la séparation à la source (ABSS) permettent la récupération et la réutilisation des ressources contenues dans les déchets de la ville.

Dans leur étude Harvest to harvest: Recovering nutrients with New Sanitation systems for reuse in Urban Agriculture, Rosanne C. Wielemaker, Jan Weijmaa et Grietje Zeeman de l’Université de Wageningen ont tenté de déterminer à quel point les méthodes d’ABSS pouvaient subvenir aux besoins de l’AU en azote, phosphore et matière organique, tant en ce qui concerne la quantité que la qualité. Cette étude s’intègre au sein d’un ensemble de travaux étudiant le couplage des procédés d’ABSS à une utilisation agricole (capacité d’assimilation par les plantes, biosécurité du produit, présence de métaux lourds, etc.).

Selon les résultats obtenus, il semble que les besoins en azote et en matière organique puissent être couverts entre 65% et 85%, tandis que les besoins en phosphore sont comblés à 100%

Cette étude se base sur une mise en œuvre à Rotterdam (population de 620 000 personnes)

Méthode

L’étude a été réalisée en trois étapes. Tout d’abord, les auteurs ont analysé les différents types d’AU ainsi que les besoins en nutriments et en matière organique pour chaque type. Ensuite, ils ont sélectionné la méthode d’ABSS la plus appropriée pour la récupération des nutriments et quantifier le volume de nutriments et de matière organique récupérés. Enfin, ils ont quantifié à quel point les besoins de l’AU peuvent être couvert par les nutriments et la matière organique récupérée.

2 Types d’AU ont été spécifiquement évalués, soit l’AU au sol en terre et l’AU sur les toits en terre ou en substrat. Tandis que quatre scénarios d’ABSS ont été évalués dans l’étude

  • Scénario 1 – Mélange des eaux noires et des déchets de cuisine, traitement anaérobique dans un réacteur UASB (up-flow anaerobic sludge blanket), puis traitement dans un réacteur OLAND (oxygen limited anerobic nitrification dénitrification), enfin, réacteur à précipitation sous forme de struvite.
  • Scénario 2 – Même traitement que le scénario 1 pour les eaux noires, mais les déchets de cuisine n’y sont pas mélangés et sont plutôt compostés.
  • Scénario 3 – Même traitement que le scénario 1, mais l’urine est séparée des eaux noires puis stockée.
  • Scénario 4a – Les déchets de cuisine sont compostés et l’urine est séparée des eaux noires puis stockée. Les eaux noires ne sont pas utilisées.
  • Scénario 4b – Même chose que 4a, mais l’urine subit une précipitation en struvite au lieu d’être stockée

Résultats

Pour l’équipe de recherche, l’objectif le plus important en matière de réutilisation des nutriments est la récupération du phosphore, puisqu’il s’agit d’une ressource finie et de plus en plus rare. Elle a donc réalisé les calculs de manière à trouver le nombre d’habitants nécessaire afin de fournir 100% de besoins en phosphore pour un hectare d’AU. Par la suite, le pourcentage des besoins couverts en azote et en matière organique est déterminé.

Pour l’AU au sol en terre, les scénarios 3 et 4a sont les meilleurs. Toutefois, afin d’obtenir 100% des besoins en phosphore rapide et en phosphore lent pour un hectare, le scénario 4a requiert une population près de dix fois plus élevée (226,4 personnes au lieu de 26,2).

En ce qui concerne l’AU sur les toits, qui dans le cas étudié n’utilise pas d’azote et de phosphore rapides, mais seulement lents, ce sont les scénarios 4b et 2 qui permettent la plus grande autonomie (44,5 et 26,6 personnes par hectare de culture).

En considérant une production de 45 000 kg/Ha, chaque hectare peut subvenir aux besoins alimentaires en fruits et légumes de 310 personnes (selon une consommation de 400g par jour par personne). Ceci est grandement plus que le nombre de personnes nécessaires pour assurer l’apport en phosphore dans l’ensemble des scénarios. Il serait donc possible d’assurer l’autonomie en phosphore de la ville pour la culture maraichère.

Autres considérations

L’équipe de recherche se questionne sur les paramètres réellement importants pour assurer la plus grande autonomie des villes. Entre autres, l’évaluation qui a été faite des besoins en nutriments et en matière organique est basée sur les seuls cas de deux fermes urbaines de Rotterdam et sur l’hypothèse d’une fertilisation à l’équilibre (apports équivalents à la quantité de nutriments prélevés par les plantes). Toutefois, plusieurs variables influencent les besoins en fertilisants, tels que le mode d’application de ceux-ci (par exemple, irrigation par aspersion ou injection à la base des plants). De plus, la distinction entre nutriments à relâchement rapide ou lent telle que prise en compte dans l’étude n’est peut-être pas réellement importante puisque les besoins varient selon le type d’UA.

Conclusion

Bien qu’elle demeure un champ de recherche en émergence, la combinaison de l’AU et de l’ABSS offre de grands potentiels dans l’autosuffisance des villes et la réduction de leur charge environnementale. Bien qu’il reste de nombreux aspects à développer, tels que la manière d’assurer la biosécurité et d’éviter des contaminations aux métaux lourds, la réutilisation des déchets comme source de nutriments devient une possibilité de plus en plus réelle (l’utilisation de struvite comme fertilisant a été autorisée aux Pays-Bas en 2015). Dans ce contexte, l’étude de Wielmaker et de ses collègues offre un point de vue intéressant pour le développement futur de l’AU, car elle montre que les besoins en phosphore peuvent être comblés à 100% par la récupération de cet élément à partir des déchets de cuisine, des eaux noires et de l’urine.

Source

Wielemaker, R. C., Weijmaa, J. et Zeeman, G. (2018). Harvest to harvest: Recovering nutrients with New Sanitation systems for reuse in Urban Agriculture. Resources, Conservation and Recycling, https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2016.09.015


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Olivier Chabal-Dragon (8 mars 2023). Eaux usées domestiques et déchets de cuisine comme source de nutriments en agriculture urbaine. AgriUrbain. Consulté le 16 juillet 2024 à l’adresse https://doi.org/10.58079/aukr


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