Des piles à combustible bactériennes pour le traitement des effluents des fermes d’Okinawa

L’élevage d’animaux destinés à la consommation humaine fait partie des activités agricoles parmi les plus productrices d’eaux usées. Les fermes d’élevage de cochons rejettent par exemple une quantité très élevée de contaminants et d’autres substances néfastes pour l’environnement dans leurs effluents.

Le traitement et le recyclage de ces eaux existent évidemment mais ils nécessitent souvent de l’espace supplémentaire important pour ce type d’installations ainsi que des coûts énergétiques élevés.

Sur une île comme celle d’Okinawa par exemple, où la surface des terres est limitée, la quantité d’effluents provenant des nombreuses fermes d’élevage porcin dépasse largement la surface de terres qui seraient nécessaires pour le traitement et le recyclage de ces eaux.

Au sein de l’unité des systèmes biologiques de l’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), une nouvelle technologie de traitement des eaux usées a été mise en place pour répondre à ce problème. Il s’agit de piles à combustible bactériennes, microbial fuel cell (MFC).

Ces dispositifs sont très concentrés en bactéries qui vont se nourrirent de la matière organique contenue dans les effluents tout en produisant de l’énergie par transfert d’électrons des bactéries aux électrodes. L’énergie alors produite par ce processus bio-électrochimique de nettoyage des eaux usées est ensuite convertie en électricité.

Déjà mis en place sur plusieurs sites à Okinawa, dont un élevage porcin et
une distillerie d’Awamori, ainsi que dans d’autres pays, ces dispositifs atteignent des niveaux d’efficacité important, à hauteur de 90%.

Cependant, les chercheurs de l’OIST doivent encore améliorer leur système. En effet, l’élimination des composés organiques entraîne inévitablement le déversement d’importantes concentrations d’ammoniac et de phosphates, des composés chimiques qui peuvent engendrer le développement d’efflorescences de phytoplanctons, toxiques ou non, qui accaparent l’oxygène au détriment de la flore et de la faune sous-marine.

De tels travaux d’optimisation sont d’ailleurs en cours à l’Okinawa Prefectural Livestock and Grassland Research Center et à l’Okinawa Environment Science Center, afin de capturer ces rejets de nutriments et rendre le dispositif optimal.

Enfin, les chercheurs travaillant sur le traitement des eaux usées pourraient bien avoir d’autres défis à relever dans les années à venir, comme celui de la propagation de l’antibiorésistance. Un rapport de l’ONU daté du 4 décembre dernier met notamment en cause les traditionnelles stations d’épuration comme étant des lieux privilégiés d’acquisition de gènes de résistance bactérienne.

##
Référence : Irina V. Khilyas, et al. Comparative Metagenomic Analysis of Electrogenic Microbial Communities in Differentially Inoculated Swine Wastewater-Fed Microbial Fuel Cells. Scientifica. 2017.

Rédaction : Thibaut Dutruel, ch.mission.sdv chez ambafrance-jp.org