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Une «bioraffinerie»: utiliser la chimie des saules pour traiter les eaux usées des villes canadiennes


30 juin 2021
Par UdeM

Sujets

Chaque année au Canada, 6000 milliards de litres d’eaux usées municipales sont partiellement traités et rejetés dans l’environnement, tandis que 150 autres milliards de litres d’eaux usées non traitées sont déversés directement dans des eaux de surface vierges.

Des chercheurs ont trouvé un moyen d’endiguer ce flux: en filtrant les déchets à travers les racines des saules. Après avoir expérimenté la méthode sur une plantation de saules au Québec, les scientifiques estiment que plus de 30 millions de litres d’eaux usées primaires par hectare peuvent être traités annuellement à l’aide d’une telle «bioraffinerie».

Leurs résultats ont été publiés le 14 juin dans le journal Science of the Total Environment.

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«Nous apprenons encore comment ces arbres peuvent tolérer et traiter des volumes aussi élevés d’eaux usées, mais la boîte à outils phytochimique complexe des saules nous donne des indices précieux», indique Eszter Sas, auteure principale de l’étude et doctorante à l’Université de Montréal.

Les saules sont naturellement tolérants à la contamination et leurs racines filtrent l’azote, dont la concentration est élevée dans les eaux usées, triplant ainsi la biomasse produite.

Une biomasse pour produire des biocarburants de deuxième génération

Cette biomasse peut ensuite être recueillie pour fabriquer des biocarburants lignocellulosiques renouvelables – biocarburants dits de deuxième génération et produits grâce à l’extraction de la cellulose (molécule contenue dans la paille, le tronc et la tige d’une plante ou d’un arbre): ils sont une solution aux combustibles fossiles et n’entrent pas en concurrence directe avec la chaîne alimentaire humaine comme les biocarburants de première génération, qui sont produits à partir de betteraves, de blé, de maïs, etc.

Nouvelle technologie de profilage

Dans le cadre de leurs recherches, Eszter Sas et une équipe canado-britannique de phytotechniciens, de biochimistes et d’ingénieurs chimistes de l’UdeM et de l’Imperial College London ont également utilisé une technologie avancée de profilage métabolomique (chimique) pour mettre au jour les nouveaux produits chimiques «verts» extractibles fabriqués par les arbres.

En plus de l’acide salicylique (connu comme le principal ingrédient de l’aspirine), que les saules libèrent en grande quantité, une série de produits chimiques «verts» – ayant des propriétés antioxydantes, anticancéreuses, anti-inflammatoires et antimicrobiennes importantes – ont été enrichis grâce à la filtration des eaux usées par les racines des saules.

«Si la plupart de ces composés chimiques découverts n’ont pas été observés auparavant chez les saules, certains l’ont été chez des plantes tolérantes au sel comme la réglisse et les mangroves, dont la puissance antioxydante est connue», souligne Eszter Sas.

Elle poursuit: «Cependant, un certain nombre de produits chimiques trouvés nous sont totalement inconnus. Il est étonnant de constater tous les mystères que recèle encore la chimie végétale; même les saules, qui poussent pourtant depuis des milliers d’années, ont des choses à nous apprendre.»

«Il est probable que nous ne fassions qu’effleurer la complexité chimique naturelle de ces arbres, qui pourrait être exploitée pour s’attaquer aux problèmes environnementaux», mentionne-t-elle.

Des réponses positives surprenantes

En examinant l’effet que le traitement des eaux usées par les saules aurait sur les rendements annuels en produits chimiques «verts» et en biocarburants lignocellulosiques, l’équipe de Mme Sas s’attendait à des répercussions négatives dues à l’irrigation par des eaux usées.

Les scientifiques ont toutefois été surpris par l’augmentation importante des rendements.

«L’un des avantages de l’utilisation de solutions naturelles pour relever des défis environnementaux comme le traitement des eaux usées est que nous pouvons créer des bioproduits complémentaires, comme la bioénergie renouvelable et la chimie verte», affirme pour sa part Frédéric Pitre, auteur principal de l’étude et directeur de thèse d’Eszter Sas.

«Ce concept de bioraffinerie semble fantastique pour permettre aux nouvelles technologies environnementales de concurrencer économiquement les marchés établis des combustibles fossiles et des produits chimiques à base de pétrole tout en contribuant à réduire les dommages causés par l’homme à l’écosystème», conclut-il.