Les stratégies d’implémentation de phytoépuration révèlent une solution innovante pour le traitement des eaux usées à Kinshasa. En utilisant Pistia stratiotes L., cette recherche propose une approche durable et économique, essentielle pour améliorer la qualité de l’eau et protéger la santé publique dans un contexte urbain en crise.
Phytoépuration
Le traitement des eaux usées a pour but de diminuer suffisamment la quantité de substances polluantes des eaux usées et de restituer au milieu naturel une eau qui est loin d’être pure, mais qui apporte le moindre danger
«Phyto» signifie en grec «plante». Le mot phyto-épuration veut donc dire épuration avec l’aide de plantes (Andrianasetra, 2013).
La phytoépuration est un système de traitements des eaux usées en utilisant le pouvoir épurateur des plantes. Ces plantes sont des microphytes ou des macrophytes. Elle est souvent appelée lagunageà microphytes ou lagunage aéré et lagunage à macrophytes ou filtres plantés (Andrianasetra, op. cit).
Les toutes premières expériences sur ces systèmes ont été mises en oeuvre par Käthe Seidel en Allemagne, au début des années 1960, qui collabora par la suite avec Reinhold Kickuth. La première station de phytoépuration à grande échelle a été construite plus de dix ans plus tard en 1974, pour le traitement des rejets urbains de Liebenburg-Othfresen en Allemagne (Vymazal et al.,, 2005).
La recherche en phytoépuration s’est depuis largement développée et a permis de comprendre une grande partie des processus physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent conduire à la rétention ou à la dégradation des polluants dans le système constitué par les plantes, les microorganismes, le sol et l’eau.
Cette compréhension du fonctionnement des systèmes a nécessité un travail à l’interface entre plusieurs disciplines, notamment la botanique, l’agronomie, la physiologie, la microbiologie, la pédologie, l’hydrogéologie, l’hydrologie, l’hydraulique, la chimie, l’écotoxicologie, et l’écologie (Ngelikoto, 2016)
Types de lagunage 1° Lagunage à microphytes
Elle consiste à créer un bassin de faible profondeur où l’eau va stagner pendant une période plus ou moins longue. Les microphytes, qui sont des algues planctoniques, se développent dans ce bassin. Elles consomment la pollution azotée et phosphatée dans les eaux usées.
Le lagunage à microphytes est souvent le premier bassin d’une station de lagunage car ce traitement est insuffisant et nécessite un lagunage à macrophyte. Il y a donc une étroite coopération entre les plantes et les micro-organismes (Andrianasetra, 2013).
Les rôles des microorganismes dans l’épuration des eaux usées sont :
- La photosynthèse produite par les algues augmente la teneur en oxygène de l’eau qui affecte à leur tour les éléments nutritifs et les réactions ;
- Elles se nourrissent des effluents et dégradent la matière organique qui devient dès lors assimilable par les plantes.
2° Lagunage à macrophytes
Ce type de traitement nécessite des plantes macrophytes originaires de zones humides naturelles. Cette filière d’épuration s’appuie sur le pouvoir épuratrices des végétaux hydrophytes ou héliophytes. Les eaux usées séjournent simplement dans des séries des bassins à ciel ouvert peuplés de ces végétaux.
Les rôles des végétaux macroscopiques dans l’épuration des eaux usées sont importants dans le traitement des eaux usées:
- Elles sont le support des bactéries: les plantes épuratrices abritent une flore bactérienne importante ;
- Elles stabilisent les substrats, tout en améliorant leur perméabilité et limite la vitesse des flux d’eau, ce qui permet à la matière en suspension, le carbone, les éléments nutritifs et les oligo-éléments d’intégrer les tissus végétaux ;
Processus de fonctionnement du lagunage
Le lagunage consiste à écouler lentement les effluents dans des étangs artificiels peu profonds (d’ordre d’un mètre). On introduit des plantes épuratrices d’eau (filtres plantés) qui seront récoltés lorsque la plante s’est suffisamment développée, ne laissant subsister qu’un petit nombre de sujets pour la reproduction.
Cette opération se répète régulièrement de manière à obtenir un processus continuel et régulier de purification des eaux et de production de biomasse. Dans ces étangs se prolifèrent naturellement des bactéries, algues et autresorganismes vivants.Ceux-ci se nourrissent de smatières organiques et des sels minéraux contenus dans ces eaux usées.
Elles les transforment alors en matière minérale assimilable par les plantes (Andrianasetra, 2013).
En retour, les plantes aquatiques fournissent de l’oxygène aux bactéries par leurs racines. Suivant le temps de rétention des eaux résiduaires dans cette lagune, les microorganismes pathogènes diminuent sous l’action des ultraviolets grâce à l’exposition au soleil (pour le lagunage aéré) (Andrianasetra, op. cit).
Simultanément, le nombre des agents pathogènes tels que certaines bactéries, virus, parasites est considérablement réduit, notamment en raison de la longue période de rétention dans les réservoirs qui entraîne un dépôt par décantation puis leur mort (Andrianasetra, op. cit).
Le déroulement des mécanismes réactionnels dans un bassin d’épuration est influencé par les paramètres physico-chimiques de l’eau (pH, température, oxygène dissous). Les bactéries utilisent le carbone comme source d’énergie en milieu pollué.
Cet élément aussi est nécessaire pour la synthèse de nouvelles cellules. Cette dégradation se fait en présence ou en absence d’oxygène (Andrianasetra, 2013).
Avantages et inconvénients de la phytoépuration
En outre, de tels systèmes basés sur les macrophytes ont certains avantages comparés au système conventionnel de traitement:
- Faible coût de mise en place,
- Nécessite peu d’équipements mécanisés,
- Consomme peu d’énergie,
- Nécessite une main d’œuvre très réduite pour son entretien.
La Phytoépuration présente de nombreux avantages. Tout d’abord, un faible coût de mise en place et de maintenance présente un intérêt non négligeable dans la dépollution de sites.
Procédé biologique captant l’énergie du soleil, la Phytoépuration est environ 10 fois moins chère que les technologies classiques comme l’excavation et l’incinération des sols ou des systèmes d’extraction et de traitement chimique.
Cette technologie étant mise en place in situ, son coût est nettement diminué en comparaison aux autres méthodes ex situ. Le travail in situ réduit aussi les risques de dispersion et d’exposition de l’homme, de la faune et de l’environnement au polluant (Smith, 1987).
La Phytoépuration devrait permettre aussi d’améliorer la qualité des sols. En effet, la croissance du système racinaire permet une aération des sols ce qui stimule l’activité microbiologique, de même que l’apport de nutriments au travers des exsudats racinaires.
Les végétaux participent également à la diminution de l’érosion. Ils diminuent aussi l’infiltration des eaux de surface polluées vers les nappes phréatiques en freinant le ruissellement (Khalil, 1931).
La Phytoépuration a un impact positif sur l’opinion publique en tant que « dépollution verte ». En effet, elle respecte et restaure l’environnement et représente une alternative aux méthodes classiques trop destructrices et polluantes.
Elle tend surtout à être utilisée pour les composés chimiques présentant un risque pour l’environnement. Elle peut être utilisée seule ou couplée à des technologies plus agressives (Smith, op. cit).
La Phytoépuration présente cependant des inconvénients non négligeables. Les plantes doivent être en contact avec le polluant pour pouvoir agir. Par conséquent, les propriétés du sol, les niveaux de toxicité et le climat doivent permettre la croissance des plantes envisagées.
Si la toxicité est trop élevée, elle peut cependant être diminuée par dilution du sol avec des sols non contaminés mais cela augmente les coûts de mise en œuvre (Koné, 2000).
De plus, les contaminants doivent être accessibles aux tissus absorbants. La Phytoépuration est donc limitée par la profondeur des racines des plantes utilisées.
Celles-ci peuvent atteindre 2 m de profondeur dans le cas des herbacées et plus de 5 m pour les arbres, même si certaines racines de phréatophytes peuvent atteindre des profondeurs de 15 m dans des zones arides (Arceivala, 1973).
Questions Fréquemment Posées
Qu’est-ce que la phytoépuration ?
La phytoépuration est un système de traitements des eaux usées en utilisant le pouvoir épurateur des plantes, qui peuvent être des microphytes ou des macrophytes.
Quels sont les types de lagunage utilisés dans la phytoépuration ?
Il existe deux types de lagunage : le lagunage à microphytes, qui utilise des algues planctoniques, et le lagunage à macrophytes, qui utilise des plantes macrophytes originaires de zones humides naturelles.
Comment fonctionne le processus de lagunage dans la phytoépuration ?
Le lagunage consiste à écouler lentement les effluents dans des étangs artificiels peu profonds, où des plantes épuratrices d’eau sont introduites pour purifier les eaux usées et produire de la biomasse.