Biotechnologies

Le traitement de l’eau usagée par les biotechnologies

Toutes les sources d’eau sont potentiellement menacées par la pollution. Les déchets, les bactéries et les substances toxiques fragilisent la première ressource naturelle de la planète. Et à cause de sa raréfaction, le traitement de l’eau est au cœur des préoccupations des autorités internationales et de tous les pays du monde, dont ceux ne pouvant pas y répondre efficacement par manque de moyens.

En Janvier 2006, au sud-est de la Chine dans la province du Hunan, une fonderie a rejeté accidentellement du cadmium dans le fleuve Xiangjiang qui approvisionne six millions d’habitants. L’intoxication au cadmium peut créer des lésions essentiellement pulmonaires, osseuses et rénales. Les accidents de ce genre sont assez courants et ils provoquent une pollution dont les effets sont encore imprévisibles à long terme. Nous allons voir comment les biotechnologies peuvent contribuer à la dépollution des milieux aquatiques.

Les biotechnologies sont d’ores et déjà utilisées pour protéger l’environnement et contribuer à sa dépollution. Certains processus naturels sont en effet aptes à dégrader des molécules organiques. Ainsi, les biotechnologies utilisent des micro-organismes qui digèrent et transforment les composés organiques en constituants minéraux. Il existe actuellement différentes techniques utilisées pour protéger l’environnement :

  • Les procédés à valeur ajoutée, qui convertissent des déchets en produits utiles ;
  • Les procédés de dépollution en aval permettant une purification des rejets finaux ;
  • La mise au point de nouveaux biomatériaux ayant un impact réduit sur l’environnement ;
  • Les nouveaux procédés biologiques de production, qui génèrent des déchets plus faciles à gérer ou en moins grande quantité.

D’où vient la pollution de l’eau ? 

La pollution de l’eau est principalement causée par les activités humaines. Ces-dernières peuvent être industrielles avec le rejet des eaux usées dans les rivières, agricoles via l’érosion et le ruissellement de la terre qui peuvent rejeter des polluants, et enfin ménagères. Par exemple, un Français est responsable en moyenne de 225g de pollution transportés par les 165 litres d’eau qu’il consomme par jour.

robinet

Comment la traiter ?

Les eaux résiduaires ne peuvent pas être directement rejetées dans les rivières, elles doivent être préalablement traitées dans des stations d’épuration. Il existe deux principales techniques pour épurer l’eau : des procédés physico-chimiques qui sont surtout utilisés pour la production d’eau potable et enfin des procédés biotechnologiques. Nous nous intéresserons ici à cette dernière technique. Ainsi, le traitement  de l’eau polluée avec des biotechnologies consiste en 4 étapes :

1) L’élimination de la pollution particulaire (les particules en suspension dans l’eau)

2) L’élimination de la pollution dissoute

3) L’élimination minérale, telle que celle de l’azote et du phosphate qui proviennent de l’urine et des détergents. Cette présence d’azote et de phosphore dans l’eau n’est normalement pas dangereuse. Cependant, si elle est en excès, les phytoplanctons qui s’en nourrissent vont alors proliférer et causer une baisse d’oxygène, un changement de couleur de l’eau qui va devenir verte et l’émission d’odeurs désagréables. Les plans d’eau vont être alors pleins de cyanobactéries, qui rendent l’eau non potable et interdisent même les activités de loisir.

4) L’élimination de la pollution bactérienne et des gènes potentiellement pathogènes : les bactéries, virus et protozoaires sont des vecteurs de maladies et se retrouvent toujours dans les eaux usées provenant des villes et de leurs égouts. Ils sont une menace pour la santé publique.

 

Concernant le traitement des eaux usées, les biotechnologies sont largement utilisées et ce, depuis longtemps. En effet, le traitement biologique est bien plus efficace comparativement aux méthodes physico-chimiques et est particulièrement adapté aux effluents contenant les polluants organiques les plus courants. Des procédés aussi bien aérobies et anaérobies ont été mis au point.

D’un côté, le traitement en aérobie (en présence d’oxygène) de l’eau est la solution la plus couramment employée pour les effluents faiblement à moyennement chargés en polluants, ainsi que pour les molécules toxiques et récalcitrantes. Le principe est de mettre en contact des micro-organismes, naturellement présents dans les eaux usées au contact de la pollution à traiter. Cette dernière sert alors de nourriture à ces micro-organismes qui sont mis dans des conditions favorables à leur développement.

 

De l’autre, les procédés en anaérobies (sans dioxygène) sont plus efficaces sur les effluents à forte teneur organique tels que les eaux usées des usines agroalimentaires, les boues urbaines et les déchets d’élevage, et remplacent de plus en plus les systèmes aérobies. En effet, outre l’avantage de dépolluer l’eau, les stations d’épuration en milieu anaérobie séparent les composés carbonés afin de produire du méthane qui est un gaz combustible, ce qui offre des taux de récupération supérieurs à 80%. Ainsi, les biotechnologiques servent largement à extraire les nitrates, les phosphates, les ions métalliques lourds, les composés organiques chlorés et les substances toxiques.

 

De plus, des travaux portent et progressent sur la mise au point de réacteurs biologiques évolués, qui permettraient de traiter les effluents industriels résistants aux micro-organismes en raison de leur haute alcalinité ou acidité et de leur forte teneur en sels. L’objectif est d’utiliser des membranes pour filtrer et séparer les organismes présents dans les effluents, en ne laissant passer que les polluants organiques.

 

Il existe différents types de projets gravitants autour de ces procédés et des biotechnologies.

Nous pouvons prendre en exemple le projet lorrain Biocaptech qui vise à limiter l’eutrophisation. Il s’agit d’une forme de pollution de certains écosystèmes aquatiques. Elle est due à un excès de phosphore et d’azote qui comme décrit plus haut aboutissent à la prolifération d’algues.

Le but premier du projet est d’endiguer la prolifération des algues invasives via une substance naturelle encore en recherche. Plusieurs laboratoires français participent à ce projet et travaillent sur l’élaboration de l’encapsulation et la libération contrôlée des substances actives dans l’eau. Ils collaborent également avec cinq entreprises chargées de contrôler et de permettre la faisabilité technique du projet.

Définitions

Résiduaire : qui contient un résidu, un déchet.

Traitement en aérobie : le traitement biologique aérobie consiste en l’aération des parties polluées (souvent pauvres en oxygène) afin de favoriser la dégradation aérobie des polluants par les micro-organismes.

Traitement en anaérobie : traitement biologique anaérobie consiste en la dégradation des polluants en absence d’oxygène.

L’eutrophisation : est une forme singulière mais naturelle de pollution de certains écosystèmes aquatiques qui se produit lorsque le milieu reçoit trop de matières nutritives assimilables par les algues et que celles-ci prolifèrent. Les principaux nutriments à l’origine de ce phénomène sont le phosphore (contenu dans les phosphates) et l’azote (contenu dans l’ammonium, les nitrates, et les nitrites).

Sources

http://regency.org/suspdf/fr/ch12.pdf

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89puration_des_eaux

http://ecoledeleau.eau-artois-picardie.fr/spip.php?rubrique65

http://www.strasbourg.eu/environnement-qualite-de-vie/eau-assainissement/eaux-usees/comment-fonctionne-une-station-d-epuration

http://www.natura-sciences.com/environnement/station-depuration-biologique.html

http://environnement.doctissimo.fr/proteger-la-terre/catastrophes-ecologiques/Quels-polluants-menacent-l-eau-.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pollution_de_l%27eau

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/ecosys/eutrophisat.html

http://www.lenntech.fr/applications/usee/anaerobique/biologique.htm

http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/construction-et-travaux-publics-th3/les-travaux-souterrains-et-les-depollutions-42551210/techniques-de-rehabilitation-des-sites-et-sols-pollues-c5582/traitement-biologique-aerobie-c5582niv10029.html

Film : eau enjeu vital sur reseau-canope.fr

Répondre