Est-il possible de réutiliser les eaux usées à haute salinité comme milieu nutritif pour la culture hydroponique des plantes ?

Le cycle de l’eau est une partie importante du système écologique contrôlé de maintien de la vie (CELSS). Il s’agit de l’approvisionnement en eau potable et en eau d’irrigation des plantes, et du recyclage des urines, des eaux usées sanitaires et des eaux de condensation de l’air. L’utilisation de l’urine et des eaux usées sanitaires pour l’irrigation des plantes est une forme efficace de réutilisation des eaux usées, mais il existe trois principaux défis.

Premièrement, une certaine teneur en sel dans les eaux usées, en particulier le chlorure de sodium, est élevée, mais elle n’est pas nécessaire à la croissance des plantes et peut inhiber la croissance des plantes.

Deuxièmement, les eaux usées contiennent des composants organiques tels que des tensioactifs, qui ont également un impact négatif sur la croissance des plantes.

Troisièmement, si les eaux usées sont utilisées comme principale source de nutriments, la proportion d’éléments minéraux dans les eaux usées peut être incompatible avec la proportion dont la croissance des plantes a besoin, ce qui affectera également la croissance normale des plantes.

Dans un article de recherche récemment publié dans Espace : science et technologieLiangchang Zhang a vérifié la faisabilité de la réutilisation des eaux usées traitées (y compris les eaux usées sanitaires et les eaux usées urinaires) comme milieu hydroponique végétal.

Deux milieux hydroponiques ont été utilisés pour la culture hydroponique. L’un était le milieu réutilisé préparé par la récupération des eaux usées domestiques du CELSS, et l’autre était la solution nutritive standard pour plantes Hoagland. Le milieu réutilisé avait une concentration plus élevée d’azote (N) et de potassium (K) et une concentration à peu près égale de magnésium (Mg) et de soufre (S).

Deux types de cultures, apium graveolens Linn (céleri) et mesembryanthemum cordifolium LF (cordifolium) ont été sélectionnés dans cette étude, qui ont montré une bonne tolérance au sel lors de recherches antérieures. Le céleri a été cultivé dans les box A et C, tandis que le cordifolium a été planté dans les box B et D. Pour les box A et B, les plantes ont été cultivées avec du milieu réutilisé, et pour les box C et D, la solution nutritive Hoagland a été utilisée.

Le céleri cultivé dans un milieu réutilisé a présenté un jaunissement et un flétrissement sévères au cours des 23 premiers jours; une liqueur concentrée d’éléments micronutriments a été ajoutée dans le réservoir de circulation de la boîte de culture correspondante le 24ème jour pour favoriser la concentration en microéléments au même niveau de milieu Hoagland. Ensuite, le céleri a fait germer de nouvelles pousses vertes le 32e jour, et l’apparence s’est complètement rétablie le 43e jour.

Comme le céleri, le cordifolium cultivé en milieu réutilisé a montré un symptôme de carence en microéléments. De nombreuses feuilles virent au vert jaune sombre et l’apparence du cordifolium revient à la normale après supplémentation avec la liqueur concentrée d’oligo-éléments.

Sur l’ensemble des périodes de croissance, le céleri et le cordifolium ont pu être cultivés à l’aide des eaux usées de récupération avec reconstitution des éléments oligo-éléments. De plus, le cordifolium cultivé en milieu réutilisé a montré de meilleures performances que celui en solution nutritive Hoagland standard.

Le pH du milieu réutilisé, à la fois pour le céleri et le cordifolium, était inférieur à celui de la solution nutritive Hoagland, en raison du pH initial relativement plus faible dans les eaux usées de récupération ; d’autre part, les concentrations d’éléments minéraux (K, Na) sont relativement plus élevées dans les eaux usées de récupération, et les cultures absorbent un grand nombre de cations et libèrent du H+, réduisant ainsi le pH de la solution nutritive.

Pour les deux cultures, le milieu réutilisé avait une augmentation plus rapide de la conductivité électrique que la solution nutritive Hoagland, ce qui indiquait que la transpiration des plantes cultivées avec des eaux usées de récupération était plus forte que celle des plantes cultivées avec la solution nutritive Hoagland.