Par Matthias Vanheerentals

La récupération des nutriments suscite un intérêt croissant

L’Université de Gand s’engage dans la recherche sur la récupération des nutriments et sa mise en œuvre pratique. En collaboration avec Aquafin, l’UGent s’est lancée dans le projet européen Walnut qui s’intéresse à la récupération de substances contenues dans nos eaux usées ménagères.

Pendant 4,5 ans, outre l’azote et le phosphore, la récupération du potassium dans les eaux usées fera l’objet d’études. Composant majeur pour la fertilisation de cultures, ce potassium récupéré pourrait aussi être une alternative intéressante aux engrais chimiques agricoles. La législation européenne autorise désormais une plus grande réutilisation des nutriments. Dans ce cadre, l’UGent cherche toujours à s’associer à des entreprises de technologies de l’eau. Outre l’azote et le phosphore, le projet vise aussi à récupérer le potassium. Ce dernier nutriment est particulier. « Beaucoup d’études sur les nutriments se penchent sur l’azote et le phosphore », dit Erik Meers, professeur à la Faculté de Génie des Biosciences et spécialisé dans la récupération de nutriments dans les eaux usées. « Mais on trouve aussi du potassium dans les eaux usées. Et il est souvent inexploité. C’est un vrai défi. Le potassium est très soluble. Nous utilisons des techniques d’adsorption pour le récupérer des eaux usées. La technique d’adsorption est une technologie d’assainissement utilisée pour extraire des cations dans les eaux usées. Nous appliquons une technique en bout de chaîne pour éliminer les derniers résidus des eaux usées. Nous voulons analyser la faisabilité. Nous souhaitons évaluer à l’UGent quelle technologie et quels substrats d’adsorption s’y prêtent. S’il y a parmi vos abonnés des entreprises maîtrisant la récupération du potassium ou l’adsorption, elles peuvent toujours nous appeler. Si elles ont de tels produits en cours de développement, nous serons heureux de les évaluer. Et si des spécialistes en eau s’y connaissent en matière d’adsorption, qu’ils n’hésitent pas à nous contacter pour collaborer. Nous souhaitons coopérer avec eux et explorer les possibilités. »

Législation européenne

Le projet de récupération se déroule dans une station d’épuration près d’Aquafin. « Chez Aquafin, nous étudions, développons et testons des technologies qui permettent d’utiliser des eaux usées purifiées comme une source d’eau alternative », dit Meers. « Nous examinons aussi les possibilités de récupérer des nutriments et de l’énergie à partir du processus d’épuration. Et tout cela de façon rentable et favorable à l’environnement. L’eau que nous recueillons vient d’une station d’épuration. Nous allons faire des analyses en labo. Ensuite, nous allons entamer un projet pilote chez Aquafin. La récupération de nutriments suscite un intérêt croissant ces dernières années. En Flandre comme dans toute l’Europe. » Les initiateurs de la récupération de nutriments bénéficient aussi de la législation. Un règlement européen entre en vigueur cette année pour autoriser l’utilisation des différents produits récupérés dans l’agriculture et l’horticulture. Il servira de fil directeur et de référence pour introduire ces processus sur le marché et commercialiser des produits. Ces prochaines années, des produits pourront entrer sur le marché européen avec le label CE pour l’agriculture et l’horticulture. Dans le cadre du projet WALNUT auquel l’UGent et Aquafin participeront ces quatre prochaines années, les chercheurs travailleront d’abord en laboratoire avant de passer à l’échelle pilote sur l’un des sites d’Aquafin.

L’industrie des engrais est partenaire

Les cultures agricoles ont besoin de beaucoup de nutriments. L’UGent a déjà lancé précédemment des projets axés sur la récupération du phosphore à partir des eaux usées ménagères. « On a vu que la struvite marche bien, mais on peut aussi récupérer du phosphore à partir des gaz de combustion de boues d’épuration traitées », dit Meers. « Veolia a été un des partenaires industriels impliqués dans ce projet sur le phosphore, aux côtés de stations d’épuration en Allemagne, aux Pays-Bas et en France. Un autre aspect important de nos recherches actuelles est la collaboration avec l’industrie des engrais. L’industrie des engrais existants n’est pas un concurrent mais un partenaire dans le développement de nouveaux engrais à partir de flux résiduaires. Il ne s’agit pas de remplacer les engrais chimiques en soi mais de remplacer les matières premières fossiles utilisées pour produire des engrais minéraux. Nous avons donc de bonnes relations avec les sociétés commercialisant des engrais au potassium, à l’azote et au phosphore. »

Nouvelles sources de protéines sur les eaux usées agricoles (LemnaPro)

Une dizaine de sites en Flandre comportent des structures de traitement de lisier qui aboutissent à des roselières avec de l’eau propre. Une extension avec des lagunes de lemnes (ou lentilles d’eau) serait une piste envisageable, selon Meers. L’UGent s’attelle aussi à quelques projets pilotes basés sur la lemne et collabore étroitement avec des exploitations agricoles et l’INAGRO. La lemne pourrait bien offrir de nombreuses possibilités dans l’agriculture. « La lemne peut digérer le lisier », dit Meers. « Ensuite, elle peut filtrer l’engrais et être elle-même transformée en alimentation pour le bétail. La plante peut absorber de grandes quantités d’azote par hectare. » La lemne peut améliorer l’empreinte écologique des producteurs de viande. « Pour se développer, la lemne puise l’azote et le phosphore dans l’eau », dit Meers. « Elle convertit ces nutriments en protéines nécessaires à l’alimentation animale. L’avantage, c’est qu’elle ne récupère pas seulement l’azote. On va retirer tout l’azote de l’engrais, après quoi on produira une protéine pouvant remplacer une protéine. La lemne est une excellente source de protéines. Les nouvelles sources de protéines pourraient notamment remplacer le soja. La lemne a en effet une forte teneur en protéines avec une composition d’acides aminés favorable. Cela se traduit par une production de protéines qui peut être supérieure à celle du soja brésilien. Nous dépendons actuellement du soja d’Amérique du Sud, ce qui est moins durable. Nous verrons si nous pouvons produire un substitut protéique pour l’alimentation animale par exemple. » Le projet LemnaPro est financé par l’Agence Innover et Entreprendre (www.vlaio.be), avec le soutien financier de Flanders Food.

Recherches

Pour le projet LemnaPro du VLAIO, des recherches et développements seront menés ces quatre prochaines années sur trois sites pilotes dans des exploitations agricoles. L’UGent verra s’il est possible d’extraire des nutriments à partir d’eaux usées. Elle agira en coopération avec Flanders Food, l’INAGRO et la haute école Vives. Le projet étudiera les excédents de nutriments et tout ce qui concerne la pression d’azote. Là encore, Meers lance un appel à des partenaires pouvant apporter leur aide. « Nous utilisons une technologie en bout de chaîne associée à tout un train d’épuration », dit Meers. « Nous devons utiliser le bon type d’eaux résiduaires. En agriculture, il existe différents types d’eaux résiduaires riches en nutriments. Citons notamment les eaux usées de l’horticulture sous serre, mais la lemne se développe aussi sur des eaux résiduaires d’aquaculture et de traitement de lisier. Nous voulons produire une biomasse riche en protéines pouvant servir à l’alimentation animale et remplacer les importations de soja par des protéines d’origine locale. Toute technologie pouvant contribuer à la récupération et à la réduction de la pression environnementale ne peut qu’avoir un effet positif. Nous voulons surtout nous concentrer sur la fraction fine du lisier de porc séparé. »

Nutricycle Vlaanderen

L’UGent est aussi le coordinateur de Nutricycle Vlaanderen. La plateforme a été créée avec le soutien de l’Europe et des autorités flamandes pour stimuler la transition vers une meilleure récupération des nutriments (azote, phosphore et d’autres minéraux comme le potassium). La plateforme examine comment la Flandre devra ces prochaines années s’engager davantage dans la transition vers la récupération des nutriments pour limiter les pertes dans l’environnement. La plateforme compte quatre groupes de travail axés sur les thèmes des engrais, de l’eau, des flux résiduaires de l’agroalimentaire et des débouchés durables & gestion des sols. Mi-septembre, les quatre groupes de travail ont pu pour la première fois se réunir en séance plénière physique après avoir organisé précédemment 8 ateliers en ligne. Le comité de guidance de Nutricycle Vlaanderen combine plusieurs acteurs parmi les pouvoirs publics (VLM, OVAM, L&V, VMM, Dept. Omgeving), des organisations agricoles (Boerenbond et ABS) et sectorielles (Watercircle.be, Flanders’ Food, VCM) et les partenaires de recherche de l’UGent et l’INAGRO. Les activités opérationnelles sont organisées via quatre groupes de travail thématiques (Engrais, Eaux usées, Agro-alimentaire et Débouchés durables & Gestion des sols), chacun sous la présidence d’une organisation sectorielle représentative.

Contributions à la recherche

Erik Meers coordonne au sein de l’UGent les recherches sur la récupération de matières premières dans la cadre de l’économie circulaire, en s’intéressant en particulier aux flux (d’eaux) résiduaires de la chaîne agro-alimentaire. Dans ce contexte, un axe stratégique est la récupération de nutriments et de minéraux. Outre la coordination des recherches, son groupe coordonne aussi diverses plateformes sur la récupération des matières premières. Et notamment l’entité Nutricycle Vlaanderen susmentionnée. Citons aussi la plateforme End-of-Waste, qui jette un pont entre l’industrie et le monde académique en matière de R&D sur la récupération de matières premières dans les flux résiduaires. Cette plateforme compte 30 groupes de recherche de plusieurs facultés de l’UGent et des hautes écoles. End-of-Waste se concentre sur 6 thèmes : l’eau (et les eaux usées), les biomatériaux, les nutriments, l’énergie, les produits biochimiques et l’évaluation de la chaîne de valeur (avec les aspects sociaux, écologiques et économiques). Parallèlement à la plateforme End-of-Waste, dans laquelle des collaborations sont mises en place avec l’industrie et l’agriculture, l’attention se porte sur le networking & community building via le réseau RE-SOURCE et sur la collaboration internationale entre des projets UE en matière de communications et d’échanges. Sir vous avez des questions ou si vous êtes intéressé, n’hésitez pas à contacter l’équipe via erik.meers@ugent.be.

www.ugent.be

« La lemne peut digérer le lisier »,

dit le Professeur Erik Meers.

« Nous utilisons une technologie en bout de chaîne associée à tout un train d’épuration »,

dit Erik Meers.