Des études explorent la conversion des eaux usées en engrais grâce à un traitement fongique
Représentation visuelle du processus de transformation de la suspension mycélienne et de la génération de boulettes fongiques. Crédit : Agriculture (2024). DOI: 10.3390/agriculture14040580
La production d’engrais à partir de déchets organiques peut contribuer à réduire la consommation de combustibles fossiles et à promouvoir une production durable. L’un des moyens d’y parvenir est la liquéfaction hydrothermale (LHT), qui transforme la biomasse en pétrole brut biologique grâce à un processus à haute température et haute pression.
Deux études de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign explorent l’utilisation d’un traitement fongique pour convertir les eaux usées restantes en engrais pour les cultures agricoles.
« Le HTL utilise de la biomasse humide provenant de sources organiques telles que le fumier de porc ou les déchets alimentaires. Le processus produit des eaux usées, appelées phase aqueuse de liquéfaction hydrothermale (HTL-AP), qui sont généralement rejetées. Nous savons qu’elles contiennent des nutriments qui peuvent être utilisés comme engrais, mais ils se présentent principalement sous des formes organiques auxquelles les plantes n’ont pas accès. Le HTL-AP peut également contenir des métaux lourds toxiques, selon le type de biodéchet », a déclaré le co-auteur Paul Davidson, professeur associé 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.
« Nous avons étudié l’utilisation de Trametes versicolor, un champignon responsable de la pourriture blanche, pour décomposer les composés organiques azotés en ammoniac ou en nitrate et potentiellement éliminer les composants toxiques. En tant qu’approche écologique, T. versicolor a été étudié pour traiter différentes eaux usées et semble être un candidat prometteur pour traiter l’HTL-AP », a déclaré Vitória Leme, auteur principal de la première étude.
Leme, alors étudiant en master à l’ABE, a développé des méthodes pour cultiver le champignon et l’ajouter aux eaux usées. Cette étude a démontré que le traitement d’une solution contenant 5 % de HTL-AP avec T. versicolor pendant 3 jours augmentait considérablement les concentrations de nitrate et d’ammoniac.
Après l’obtention du diplôme de Leme, Karla Lopez a pris la relève. Elle a mené les recherches en tant qu’étudiante de premier cycle en technologie et gestion de l’ingénierie des systèmes agricoles (ETMAS), l’un des deux cursus de premier cycle hébergés à l’ABE.
Lopez est l’auteur principal de la deuxième étude combinant le traitement fongique avec un processus de nitrification bactérienne pour convertir davantage l’ammoniac en nitrate. L’étude a révélé que l’inoculation simultanée de T. versicolor et de bactéries nitrifiantes augmentait de 17 fois les concentrations de nitrate dans HTL-AP.
« Nous avons examiné différents facteurs qui ont affecté les résultats et avons constaté que les échantillons présentaient les plus fortes augmentations de nitrate et d’ammoniac lorsque les micro-organismes étaient soumis à de l’eau avec un pH compris entre 6 et 7,5 », a déclaré Lopez.
« Il existe également des preuves montrant que le champignon élimine certains des composés potentiellement toxiques présents dans les déchets biologiques. Nous avons découvert que le traitement produisait une enzyme qui dégrade les toxines. »
S’appuyant sur les résultats prometteurs des deux études, l’équipe de recherche de Davidson travaille désormais sur l’utilisation des eaux usées traitées pour cultiver des cultures hydroponiques.
Il a déclaré que le traitement devrait idéalement être effectué aussi près que possible du processus HTL, établissant une économie circulaire et réduisant la nécessité de transporter de la biomasse lourde et humide sur de longues distances.
Il explique : « Par exemple, si vous utilisez du fumier de porc comme matière première humide, vous pouvez installer tout ce système à proximité d’une ferme porcine, où il y a des milliers de porcs et beaucoup de fumier. Vous pouvez collecter le fumier et le faire passer par le processus HTL, extraire les eaux usées et mettre en place un système séparé pour traiter les eaux usées sur place. Et si vous êtes à proximité d’une ferme porcine, il y a probablement des cultures à proximité où vous pouvez utiliser les eaux usées traitées comme engrais. »
La première étude, « Liquéfaction hydrothermale et mycoremédiation en phase aqueuse pour augmenter la disponibilité de l’azote inorganique », est publiée dans Hélios. Les auteurs sont Vitoria Leme, Karla Lopez, Tiago Costa, Beth Conerty, Laurie B. Leonelli, Yuanhui Zhang et Paul Davidson.
La deuxième étude, « Récupération des nutriments des eaux usées via le traitement des bactéries fongiques et nitrifiantes », est publiée dans Agriculture. Les auteurs incluent Karla Lopez, Vitoria Leme, Marcin Warzecha et Paul Davidson.
Plus d’information:
Vitoria FC Leme et al, Liquéfaction hydrothermale, mycoremédiation en phase aqueuse pour augmenter la disponibilité de l’azote inorganique, Hélios (2024). DOI : 10.1016/j.heliyon.2024.e31992
Karla Lopez et al., Récupération des nutriments des eaux usées grâce au traitement des bactéries fongiques et nitrifiantes, Agriculture (2024). DOI: 10.3390/agriculture14040580
Fourni par le Collège des sciences agricoles, de la consommation et de l’environnement de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign
Citation:Des études explorent la conversion des eaux usées en engrais grâce à un traitement fongique (2024, 18 juillet) récupéré le 18 juillet 2024 à partir de
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