Les eaux usées sont un milieu viable pour la culture de la laitue dans les systèmes hydroponiques, selon une étude

L’agriculture urbaine a le potentiel d’améliorer la sécurité alimentaire grâce à une production alimentaire locale, efficace et durable. Parmi les exemples de systèmes alimentaires urbains, on peut citer la culture hydroponique, où les plantes poussent dans une solution nutritive sans sol, et l’aquaponie, qui combine la culture hydroponique avec l’élevage de poissons dans des bassins.

Une étude récente de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign examine l’utilisation des eaux usées aquaponiques comme milieu de croissance pour la laitue dans un système hydroponique. Cette pratique peut potentiellement créer un écosystème circulaire pour le recyclage des déchets organiques et la production alimentaire.

Les chercheurs ont testé les effluents de deux systèmes aquaponiques en combinaison avec des résidus liquides issus de la liquéfaction hydrothermale (HTL), une technologie émergente qui convertit la biomasse humide en pétrole brut biologique grâce à un processus à haute température et haute pression. La HTL produit des eaux usées appelées phase aqueuse de liquéfaction hydrothermale (HTL-AP), qui sont riches en nutriments et peuvent potentiellement être utilisées comme engrais.

« Nous voulions voir si les microbes naturellement présents dans les déchets de poissons dans les systèmes aquaponiques pouvaient aider à convertir les nutriments du HTL-AP en formes que les plantes peuvent absorber. Nous nous sommes concentrés sur l’utilisation des eaux usées pour la germination des graines de laitue. À terme, nous observerons différentes étapes de la croissance des cultures, y compris la laitue adulte et d’autres cultures », a déclaré l’auteur principal Liam Reynolds, doctorant au Département de génie agricole et biologique (ABE), qui fait partie du College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences et du Grainger College of Engineering de l’Illinois.

Reynolds a mené ses recherches alors qu’il était étudiant de premier cycle à l’ABE. Il a remporté la deuxième place pour son article au concours KK Barnes Student Paper Award lors de la réunion internationale annuelle 2023 de l’American Society for Agricultural and Biological Engineers à Omaha, dans le Nebraska.

Pour l’étude, Reynolds a placé des graines de laitue Buttercrunch dans des sacs en plastique Ziploc sur des serviettes en papier saturées avec les traitements des eaux usées pendant 10 jours, mesurant le taux de germination et la croissance des graines.

Il a testé 32 solutions expérimentales combinant différents pourcentages de HTL-AP avec des eaux usées provenant de systèmes aquaponiques au Bevier Café de l’Université de l’Illinois et à la Chicago High School for Agricultural Sciences. Les essais comprenaient également des engrais hydroponiques standard et de l’eau déionisée comme solutions de contrôle.

« Nous avons déjà montré qu’il était possible de cultiver de la laitue de manière hydroponique en utilisant des eaux usées traitées. Cependant, la croissance de la laitue n’est pas aussi rapide et efficace qu’elle le pourrait. Il est probable que certains composés toxiques inhibent la croissance des plantes, et il n’y a pas non plus suffisamment de nutriments sous une forme assimilable par les plantes », a déclaré le co-auteur Paul Davidson, professeur associé à l’ABE.

Dans des études antérieures, l’équipe de recherche de Davidson a utilisé 2,5 % de HTL-AP ; cependant, Reynolds a testé des solutions allant de 1 % à 10 %.

« Nous avons découvert que des solutions contenant jusqu’à 8 % de HTL-AP sont encore viables pour la croissance des plantes, au moins pendant la phase de germination. Il s’agit d’un pourcentage de HTL-AP plus élevé que tout ce qui avait été démontré auparavant », a déclaré Davidson. « Cela permet de recycler un flux de déchets qui, autrement, irait dans une station d’épuration des eaux usées, ce qui consomme des ressources, ou serait rejeté dans l’environnement, provoquant une pollution. »

Bien que les chercheurs n’aient pas trouvé de preuve que les microbes des déchets de poisson aient été bénéfiques pour la laitue au stade de la germination des graines, ils s’attendent à constater des effets à mesure que la laitue pousse. Pour l’instant, ils ont conclu qu’une combinaison de HTL-AP et d’eaux usées aquaponiques n’inhibe pas la germination des graines de laitue.

Les effluents aquaponiques pourraient éventuellement compléter ou même remplacer les engrais liquides classiques, même si des efforts supplémentaires sont nécessaires pour garantir la bonne combinaison d’eaux usées afin de fournir une nutrition adéquate à la production de cultures hydroponiques. L’équipe de Davidson s’attaquera également aux problèmes de sécurité alimentaire, car certaines sources d’eaux usées peuvent contenir des métaux lourds toxiques pour l’homme.

Les chercheurs concluent qu’il est essentiel d’identifier des sources alternatives de nutriments pour accroître la circularité des systèmes mondiaux de production alimentaire et réduire la dépendance aux engrais chimiques dérivés des combustibles fossiles.

L’article, « Enquête sur les impacts des eaux usées sur la germination et la croissance des graines de laitue (Lactuca sativa) », est publié dans Agriculture. Les auteurs incluent Liam Reynolds, Vitória Leme et Paul Davidson.