Production potential of microalgae biomass and Fatty Acid Methyl Esters through domestic and swine wastewater phycoremediation process using Scenedesmus sp
Cette étude démontre que *Scenedesmus* sp. traite efficacement les eaux usées domestiques et porcines en éliminant des niveaux significatifs de polluants tout en produisant simultanément une biomasse riche en lipides, en protéines et en divers esters méthyliques d'acides gras (EMAG), établissant ainsi un processus de phycoremédiation circulaire pour la génération de bioproduits à haute valeur ajoutée.
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Chaque jour, l'activité humaine génère de vastes quantités d'eaux usées, que ce soit l'eau s'écoulant de nos éviers de cuisine ou les effluents produits par les exploitations agricoles à grande échelle. Traditionnellement, le nettoyage de cette eau nécessite des traitements chimiques gourmands en énergie, tandis que la production de combustibles et de matériaux renouvelables repose souvent sur la culture de plantes qui entrent en compétition pour les terres et l'eau douce. Un domaine scientifique en pleine expansion cherche à jeter un pont entre ces deux problèmes en utilisant des plantes microscopiques appelées microalgues. Ces minuscules organismes sont de véritables moteurs naturels ; ils utilisent la lumière du soleil pour croître rapidement et, ce faisant, consomment des nutriments comme l'azote et le phosphore qui, autrement, pollueraient les rivières et les lacs. En se nourrissant de ces contaminants, les microalgues peuvent purifier l'eau tout en développant simultanément leurs propres corps, qui sont riches en huiles, protéines et sucres pouvant être récoltés pour des produits utiles. Le défi a toujours été de trouver le bon équilibre : utiliser des eaux usées suffisamment sales pour fournir des nutriments, mais pas si toxiques qu'elles tuent les algues, et s'assurer que la biomasse résultante est suffisamment précieuse pour rendre le processus rentable.
Dans une étude récente, des chercheurs ont examiné si un type spécifique de microalgue, connu sous le nom de Scenedesmus, pouvait nettoyer efficacement deux types d'eaux usées très différents tout en produisant une récolte de haute qualité. Ils ont testé l'algue dans de l'eau provenant d'une station de traitement municipale, représentant les eaux usées domestiques typiques, et dans de l'eau provenant d'une ferme porcine, connue pour avoir des concentrations de déchets beaucoup plus élevées. L'équipe ne s'est pas contentée d'observer si l'eau devenait plus propre ; ils ont méticuleusement suivi la vitesse de croissance des algues, la quantité de produits chimiques nocifs qui disparaissaient et la composition de l'algue à la fin du processus. Leur objectif était de voir si la même souche d'algue pouvait s'adapter aux deux environnements et produire une biomasse riche en acides gras, les blocs de construction pour les biocarburants et autres matériaux industriels.
Les chercheurs ont mis en place une série d'expériences où ils ont fait croître les algues dans des mélanges d'eaux usées et d'eau propre, testant différentes concentrations pour trouver le point optimal de croissance. Ils ont surveillé l'eau pendant quinze jours, mesurant les niveaux de matière organique, d'ammoniaque, de phosphore et de sulfates. Les résultats ont montré que les algues étaient remarquablement efficaces pour nettoyer l'eau. Dans les eaux usées domestiques, les algues ont éliminé environ 84 % de la pollution organique et 90 % de l'azote ammoniacal. Dans les eaux usées de ferme porcine, plus difficiles, les taux d'élimination étaient encore plus élevés, avec 90 % de la pollution organique et 99 % de l'azote ammoniacal éliminés. Les algues ont également réussi à réduire les niveaux de phosphore et de sulfate dans les deux types d'eau, démontant une polyvalence qui suggère qu'elles pourraient être déployées dans divers contextes réels sans nécessiter une souche unique pour chaque type spécifique de déchet.
Au-delà du nettoyage, l'étude a révélé que les algues prospéraient dans ces conditions, convertissant les nutriments résiduels en des quantités substantielles de biomasse. Dans les eaux usées domestiques, les algues ont atteint une concentration de 0,66 gramme par litre, tandis que dans l'eau de ferme porcine, elles ont atteint 0,48 gramme par litre. Plus important encore, la composition des algues changeait selon ce qu'elles consommaient. Dans les eaux usées domestiques, les algues ont accumulé des niveaux élevés de lipides, atteignant 426 milligrammes par gramme de biomasse, et ont également produit des quantités significatives de protéines. Inversement, les algues cultivées dans les eaux usées de ferme porcine ont stocké plus de glucides, atteignant 312 milligrammes par gramme. Cette variation est cruciale car différentes applications nécessitent différents composants ; les lipides sont idéaux pour fabriquer du biodiesel, les protéines sont précieuses pour l'alimentation animale, et les glucides peuvent être transformés en biocarburants ou bioplastiques.
La découverte la plus intrigante concernait les types spécifiques de graisses que les algues produisaient. Lorsque les chercheurs ont analysé les esters méthyliques d'acides gras, les formes chimiques des graisses utilisées pour fabriquer le biodiesel, ils ont constaté que les algues cultivées dans les eaux usées produisaient une plus grande variété de ces composés que les algues cultivées dans des conditions de laboratoire standard. Cette diversité comprenait des acides gras spécifiques comme l'acide tétracosénoïque et l'acide stéaridonique, qui n'étaient pas aussi présents dans le groupe témoin. Cela suggère que le stress et le profil nutritionnel unique des eaux usées pourraient inciter les algues à synthétiser un spectre plus large de molécules utiles. L'étude conclut que l'utilisation de microalgues pour traiter les eaux usées n'est pas seulement une méthode pour nettoyer l'eau, mais un processus circulaire qui transforme un problème de déchet en une source de matières premières. En éliminant les contaminants et en générant une biomasse riche en produits chimiques de valeur, cette approche offre une voie durable où le traitement de nos déchets contribue directement à la production d'énergie et de matériaux renouvelables.
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