Les produits chimiques – depuis les antibiotiques utilisés pour maintenir le bétail en bonne santé jusqu’aux pesticides qui protègent les cultures des insectes et autres ravageurs – jouent un rôle important dans l’agriculture moderne. Cependant, bon nombre de ces substances s’accumulent dans le fumier de vache utilisé comme engrais, où elles contaminent les cultures, s’infiltrent dans les eaux souterraines et polluent les cours d’eau, posant ainsi une menace pour la santé humaine et l’environnement.
Une étude menée par les ingénieurs en environnement de Johns Hopkins suggère que la digestion anaérobie (l’utilisation de microbes pour décomposer la matière organique en l’absence d’oxygène) pourrait éliminer ces produits chimiques potentiellement nocifs du fumier du bétail avant qu’ils ne polluent le sol et l’eau à proximité. De plus, ce processus peut également produire de l’énergie durable, car la matière organique présente dans le fumier se décompose pour former du méthane, un biogaz.
« L’utilisation croissante d’antibiotiques et de pesticides dans l’agriculture présente des risques importants pour la santé humaine et l’environnement, ce qui rend crucial la mise en place de mesures visant à atténuer leur impact négatif », a déclaré Carsten Prasse, membre de l’équipe et professeur adjoint de santé environnementale et d’ingénierie à l’université. Université Johns Hopkins. « Notre travail met en lumière le potentiel de la digestion anaérobie comme solution. »
Les résultats de l’équipe sont apparus dans Science de l’environnement total.
Aux États-Unis, la digestion anaérobie est couramment utilisée pour traiter les boues d’épuration. Il gagne également en popularité dans d’autres pays comme méthode de traitement du fumier de bétail. L’objectif principal de ces approches est de réduire les émissions de gaz à effet de serre provenant des déchets, généralement stockés dans de grands lagons ouverts. Les recherches antérieures se sont principalement concentrées sur l’impact des antibiotiques vétérinaires sur les micro-organismes impliqués dans la digestion anaérobie.
L’équipe de Prasse avait un objectif différent : déterminer si la digestion anaérobie pouvait être utilisée pour éliminer ces produits chimiques et potentiellement produire du biogaz. De plus, au lieu de se concentrer uniquement sur la question de savoir si la digestion anaérobie éliminait les produits chimiques, les chercheurs ont étudié les substances créées au cours du processus d’élimination anaérobie.
« En étudiant les voies par lesquelles les microbes décomposent les produits chimiques, nous avons pu mieux comprendre quelles nouvelles substances étaient produites », a déclaré Prasse. « Cela met en lumière quels microbes ont facilité la digestion et s’ils ont réussi à décomposer complètement les contaminants « parents » ou s’ils les ont simplement transformés en d’autres composés nouveaux et potentiellement préoccupants. »
Dans leur étude, les chercheurs ont étudié le sort de 20 substances courantes provenant des déchets bovins dans de petits conteneurs de laboratoire remplis de fumier lors d’une digestion anaérobie. Ils ont découvert que 11 de ces substances se dégradaient, créant ainsi 47 nouvelles substances (appelées « produits de transformation ») au cours du processus.
L’équipe a également fait une autre découverte importante : l’élimination du chlore des composés organiques donne lieu à des produits de transformation moins persistants et souvent moins toxiques.
« Bien que notre étude constitue une étape importante, elle souligne également la nécessité de mener davantage de recherches pour comprendre les produits de transformation produits et si les résultats peuvent être transposés dans des systèmes de traitement à grande échelle », a déclaré Prasse.
Plus d’information:
Christopher L. Brueck et al, Évaluation du sort des antibiotiques et des produits agrochimiques lors de la digestion anaérobie du fumier animal, Science de l’environnement total (2022). DOI : 10.1016/j.scitotenv.2022.159156