Nouvelles techniques de filtration testées pour les cultivateurs

L’année dernière, le Proefcentrum Hoogstraten (PCH) [Centre d’essai de Hoogstraten] a testé de nouvelles techniques de filtration et de désinfection des eaux de ruissellement. Les essais effectués à la lumière UV après préfiltration n’ont pas permis d’obtenir les résultats escomptés. En revanche la station d’essai de Sint-Katelijne-Waver [Wavre-Sainte-Catherine] a procédé à une série de tests positifs au chlore.

Depuis le 1er janvier 2021, l’horticulture hors sol (laquelle recouvre également la culture d’agrément sur palettes, en caisses et en conteneurs) doit se plier à l’adoption d’un système de prélavage. L’introduction d’un tel système de prélavage ne s’accompagne d’aucune obligation de réutilisation et de désinfection effectives des eaux traitées. En cas de précipitations, les premières eaux de ruissellement (les plus polluées) sont recueillies aux fins de réutilisation. La capacité minimale de stockage doit s’élever à 100 m³ par hectare. À partir de 2022, ces installations seront soumises à des contrôles ponctuels. Le Proefcentrum Hoogstraten avait déjà organisé durant l’été 2019 une série d’essais portant sur les systèmes de filtration installés dans les cultures de fraises sur palettes à Hoogstraten. Ces essais ont été effectués au peroxyde d’hydrogène stabilisé ainsi qu’au moyen d’un tamis vibrant, d’un filtre en tissu et d’une source de lumière UV. Ces essais ont révélé que ce dispositif de désinfection de l’eau destinée aux cultures de fraises sur palettes laissait à désirer. La société Aqua D&S qui s’était chargée de ces installations admet également qu’elles n’ont pas donné les résultats escomptés. « Cela ne tient pas à nos systèmes de préfiltration », insiste Richard Feijsman d’Aqua D&S. « Nous avons utilisé un peroxyde d’hydrogène provenant d’un fournisseur qui nous a livré un produit d’une puissance insuffisante. »

Problèmes rencontrés avec la lumière UV

Comme la lumière UV peine parfois à traverser une eau polluée, les possibilités sont restreintes. « La puissance insuffisante du peroxyde d’hydrogène est à l’origine du problème relevé », relate Richard Feijsman d’Aqua D&S. « Les pics de pollution sont également imputables au changement climatique. Au terme d’une semaine de sécheresse, il n’est pas rare que l’on observe des averses torrentielles. Le niveau de pollution est susceptible de varier considérablement d’une heure à l’autre. Les eaux sont très chargées. Elles prennent une teinte sombre. » À cet égard, le conteneur de filtration « Plug and Play » d’Aqua a permis à l’entreprise d’obtenir de meilleurs résultats entre autres chez les horticulteurs spécialisés dans la culture des chrysanthèmes, des orchidées et des piments doux. L’unité d’ultrafiltration permet d’extraire des eaux de ruissellement nombre de virus, bactéries, moisissures et autres organismes vivants. Pour atteindre un niveau de sécurité maximal, l’eau filtrée (0,02 micron) passe encore devant une source de lumière UV.

Peroxyde d’hydrogène

L’ensemble de l’installation prend place dans un conteneur isolé, réchauffé, éclairé et ventilé. Ce conteneur sera équipé, le cas échéant, d’un tamis vibrant et/ou d’un filtre en tissu. « Ce dispositif diffère d’une situation à l’autre », rappelle Richard Feijsman. « En outre, le conteneur de filtration ‘Plug and Play ‘ se compose d’un dispositif d’ultrafiltration à membrane comportant plusieurs modules membranaires ainsi que d’une petite installation UV, d’un dispositif de nettoyage sur place et d’une unité de commande API. Avant d’atteindre le tamis vibrant, l’eau est soumise à un courant de peroxyde d’hydrogène stabilisé. Très riche en oxygène, le peroxyde d’hydrogène est un produit intéressant pour les cultures. Cet agent brûle les organismes biologiques présents dans l’eau. Après l’action du peroxyde d’hydrogène, le produit se décompose pour former de l’eau et il n’en reste rien. Il contribue à long terme à l’élimination du biofilm qui affecte votre installation d’irrigation. En conséquence, votre système de canalisations n’accueille plus aucun bouillon de culture propice à la prolifération des moisissures, bactéries et virus susceptibles de s’y insinuer. C’est ainsi que l’on crée une installation d’irrigation propre. »

Ultrafiltration

Le Wageningen University & Research (WUR) s’est penché sur la présence de moisissures dans l’unité d’ultrafiltration. « Dans leur rapport, ces chercheurs ont confirmé que cette filtration était efficace à 100 % », confirme Feijsman. « Cette méthode de filtration présente l’avantage d’autoriser la conservation et la réutilisation des engrais et pesticides charriés par les eaux de ruissellement. Étant donné que la réutilisation de ces eaux est perpétuelle, leur déversement partiel ou non dans les eaux de surface ou les égouts n’a plus cours et par conséquent, les installations satisfont à la législation en vigueur. Comme les coûts de rejet correspondants disparaissent, ces installations s’amortissent au bout d’un certain laps de temps. » L’installateur est habilité à raccorder au conteneur le circuit d’alimentation en eau de ruissellement. Nombre d’acteurs établis à l’étranger font montre d’un intérêt croissant pour cette méthode. L’unité d’ultrafiltration membranaire est également livrable dans une version montée sur bâti.

Augmentation de la charge de morbidité

Les chercheurs de la Proefstation voor de Groenteteelt van Sint-Katelijne-Waver [station d’essai de Wavre-Sainte-Catherine] s’y livrent à une multitude d’essais. En raison du changement climatique, ces derniers relèvent, au sein de la station d’essai, une charge de morbidité plus importante imputable, par exemple, à Phytophthora cryptogea ou pourriture des racines dans les cultures hydroponiques de laitue. « Autrefois, on n’observait jamais de telles charges », relate Els Berckmoes, chercheuse. « Au cours des derniers étés, cette évolution s’est traduite par des pertes de récolte considérables, susceptibles d’atteindre 90 %. L’élévation de la température des eaux entraîne une augmentation de la charge de morbidité et favorise une prolifération plus rapide de ce pathogène dangereux pour les végétaux. Phytophthora cryptogea se développe de manière optimale dans une plage de températures comprises entre 10 et 20 °C. En cas de variations de température, Phytophthora cryptogea libère une quantité appréciable de spores et la charge de morbidité augmente en conséquence. En présence de températures plus élevées, la teneur en oxygène des eaux diminue pour le plus grand bonheur de ce parasite. L’appauvrissement en oxygène des eaux d’irrigation s’accompagne d’une diminution de l’absorption de nutriments par les végétaux. Cette absorption réduite entraîne un affaiblissement des végétaux. La conjugaison de cet affaiblissement avec une charge de morbidité supérieure se traduit par des pertes de production significatives. La maîtrise de cet organisme oomycète passe incontestablement par une désinfection de l’eau. »

Essais au chlore effectués au centre d’essai de Sint-Katelijne-Waver

Les filtres à sable rapides et les filtres au charbon actif que l’on rencontre actuellement dans les entreprises de culture hydroponique de la laitue ne sont pas suffisamment efficaces pour réduire la charge de morbidité, selon Els Berckmoes. Durant l’été 2019, une première série d’essais à petite échelle portant sur l’efficacité de divers systèmes de désinfection ont été menés, à la station d’essai, sur des cultures hydroponiques de laitue. Outre certaines interventions chimiques, la désinfection de l’eau permet également de s’attaquer au problème. Les chercheurs ont procédé, entre autres, à divers essais au moyen d’unités de dosage du chlore pur conçues par ProMinent. « Nous y voyons une valeur ajoutée importante parce que des dosages faibles suffisent à obtenir un effet purificateur », souligne Berckmoes. « Le chlore demeure dissous dans l’eau, même en présence de conditions climatiques plus chaudes. Même si une quantité appréciable de spores est libérée dans l’eau, le chlore les tue immédiatement. Nous sommes parvenus à réduire la charge de morbidité. Tout dosage de chlore pur contrarie la formation d’un biofilm. Les conduits d’écoulement sont reluisants de propreté. L’effet du chlore est considérable. Toutefois, un effort de recherche important s’impose. En effet, dans le secteur agroalimentaire, les normes qui régissent les teneurs en chlore sont particulièrement rigoureuses. Les normes arrêtées à l’échelle européenne s’appliquent selon le cas à des cultures distinctes. S’agissant des végétaux à feuilles, la teneur maximale en chlore s’élève à 0,7 ppm. Ce système mérite que l’on s’y arrête parce que les valeurs relevées sont très en deçà de la norme européenne. Nous avons constaté que l’unité de dosage du chlore pur n’occasionnait aucune formation de chlorate imputable au chlore injecté. Le potentiel de cette technologie est indéniable. Les chercheurs ont également procédé à divers essais au peroxyde d’hydrogène. Berckmoes pense que, dans des conditions climatiques plus chaudes, le potentiel d’une désinfection systémique au moyen d’agents tels que le peroxyde d’hydrogène, le chlore gazeux ou le chlore pur devrait être supérieur.

Essais de traitement par ultrafiltration

L’été dernier, nous avons également procédé à des essais de désinfection de puits en recourant à des techniques telles que l’ultrafiltration. Mais dans la configuration d’essai retenue, les résultats se sont avérés décevants, surtout dans des conditions météorologiques plus chaudes. « L’ultrafiltration est une méthode de désinfection des puits », rappelle Berckmoes. « La membrane forme une barrière. Il suffit de faire passer les eaux d’irrigation à travers cette membrane pour obtenir une eau propre parfaitement apte à l’exécution d’un nouveau cycle d’irrigation. Après ultrafiltration, une eau exempte de germes pathogènes s’écoule vers la serre. Un réchauffement de l’eau présente dans un conduit d’écoulement et la libération d’une quantité appréciable de spores sous l’effet de conditions climatiques plus chaudes suffisent à anéantir partiellement l’effet purificateur de l’ultrafiltration. Si les conditions climatiques sont propices, le film d’eau présent dans le conduit d’écoulement se chargera assez rapidement d’une quantité supplémentaire de spores. À l’extrémité de ce conduit, l’eau présente contiendra suffisamment de spores pour infecter les plantes. Nous avons observé ce phénomène dans des conditions météorologiques plus chaudes. La désinfection de puits est manifestement insuffisante en présence de conditions climatiques plus chaudes. Mais dès qu’il fait plus froid, ce problème se manifeste beaucoup moins souvent. En 2021, nous allons nous pencher sur l’impact d’une mise en oeuvre ininterrompue de l’ultrafiltration, alors qu’en 2020, ce dispositif n’était actif que quelques heures par jour. Par ailleurs, nous allons encore procéder à des essais portant sur la mise en oeuvre conjuguée de l’ultrafiltration, d’une installation de dosage du chlore ou du peroxyde d’hydrogène. »

Els Berckmoes à la Proefstation voor de Groenteteelt située à Sint-Katelijne-Waver.

« Tout dosage de chlore pur contrarie la formation d’un biofilm. Les conduits d’écoulement sont reluisants de propreté. »

Els Berckmoes à la Proefstation voor de Groenteteelt située à Sint-Katelijne-Waver.

« La désinfection de puits est manifestement insuffisante en présence de conditions climatiques plus chaudes. Mais dès qu’il fait plus froid, ce problème se manifeste beaucoup moins souvent. »