Retour vers le futur: l’agriculture verticale
L’agriculture verticale permet de produire des aliments de manière durable, en réduisant l’impact environnemental et en réaménageant des espaces inutilisés.
- Développement durable, Fermes d'élevage
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La phytoépuration : le moyen le plus naturel de purifier les eaux usées
La phytoépuration est un système naturel d’épuration des eaux usées qui utilise le principe d’autoépuration typique des milieux aquatiques. L’épuration se fait par des interactions spécifiques entre le sol, les bactéries et les plantes.
En amont du procédé, un traitement primaire doit être effectué pour éliminer les matières solides grossières par une phase de sédimentation et un traitement mécanique de séparation solide-liquide qui élimine la quasi-totalité des matières solides.
Après cette phase, nos eaux usées sont prêtes à commencer le processus de phytoépuration en utilisant des mécanismes physiques, chimiques et biologiques d’élimination des polluants (matière organique, azote, phosphore et agents pathogènes) qui imitent ceux qui se produisent naturellement dans les milieux aquatiques et humides (par exemple, les marais).
Comment fonctionne-t-il ?
A= Diagramme schématique du cycle de la matière pour le carbone dans un écosystème fermé
B= Le même schéma simplifié
P = Photosynthèse
R = Respiration
(Extrait du manuel de l’ANPA).
Dans le diagramme, nous pouvons voir quels processus sont impliqués dans la purification de l’eau dans un écosystème fermé naturel, tel qu’un étang. Dans ce type d’environnement, il existe des systèmes de purification basés sur l’interaction entre les différentes formes de vie qui cohabitent dans cet espace.
Tout simplement, le carbone organique est transformé en carbone inorganique par les processus de respiration des êtres vivants, puis redevient organique par les plantes grâce à la photosynthèse.
Les capacités d’auto-épuration de ces milieux permettent de faire face à une charge limitée de polluants. Pour traiter des volumes plus importants, il est nécessaire de construire un véritable phytodépurateur pour amplifier au maximum le processus naturel.
Procédés de purification biologique
Pour comprendre comment se déroule l’épuration des polluants présents dans les eaux usées domestiques, agricoles ou industrielles, il faut d’abord comprendre les processus biologiques qui régissent le fonctionnement de ce système :
Photosynthèse : processus effectué par tous les végétaux du système, des algues aux plantes. En utilisant le dioxyde de carbone de l’atmosphère et la lumière du soleil, il permet la synthèse de l’oxygène et du carbone (avec l’hydrogène de l’eau) en glucose, un sucre d’une importance fondamentale pour la vie des plantes. Ces mêmes produits chimiques sont également utilisés dans les processus de nitrification et de respiration, et les racines transportent une partie de l’oxygène vers la rhizosphère (la partie du sol qui les entoure), créant ainsi des poches aérobies dans lesquelles les micro-organismes utiles au processus de purification de l’eau peuvent proliférer.
Respiration : en phase aérobie (c’est-à-dire en présence d’oxygène), le glucose produit par la photosynthèse est transformé en énergie par les organismes hétérotrophes présents dans le phytodépurateur. Les déchets qui en résultent sont le dioxyde de carbone et l’eau.
Fermentation : dans les phases anaérobies (c’est-à-dire en l’absence d’oxygène), la matière organique est décomposée par certaines espèces de micro-organismes qui, par leur action métabolique, la transforment en méthane, ammoniac, sulfure d’hydrogène et acides gras volatils.
Nitrification et dénitrification : transformation de l’ammoniac présent dans le sol en azote élémentaire N2 et en nitrates NO3-. Ainsi, dans les lits aérobies (flux vertical – nitrification) et anaérobies (flux horizontal – dénitrification), l’azote ammoniacal oxydé est éliminé par assimilation (il devient la nourriture des plantes) ou par gazéification (il devient un gaz qui est libéré dans l’atmosphère).
Élimination du phosphore : processus réalisé par les biofilms et les macrophytes (plantes macroscopiquement visibles présentes dans les milieux aquatiques, les marais et les graviers) qui stockent le phosphore dans les eaux usées et le rendent facilement éliminable des boues d’épuration.
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Alberto Franco
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