Les systèmes de traitement des égouts sont conçus pour éviter de rejeter de grandes quantités de carbone, phosphore et azote, composants de la charge de matière organique constitués principalement de matières fécales et d'urine, dans les cours d'eau. Le déversement massif de ces substances dans les cours d'eau provoque une eutrophisation, la croissance excessive de micro-organismes aquatiques, surtout les algues. Cela conduit à des déséquilibres potentiellement graves dans les communautés aquatiques et libère des agents pathogènes dans l'environnement.

Cependant, les techniques courantes d'élimination du phosphore/de l'azote ont un effet indésirable. La réaction entre ces substances et les additifs chimiques utilisés dans le procédé produit des résidus sous la forme d'une faible applicabilité, boues onéreuses, explique Luiz Antonio Daniel, professeur à l'école d'ingénieurs São Carlos de l'Université de São Paulo. "Certains États brésiliens interdisent son utilisation comme engrais dans l'agriculture, par exemple, " a-t-il expliqué. " Les boues finissent par être déversées dans des décharges. Le coût d'élimination est donc considérable."

Une façon de rendre le traitement des eaux usées aussi durable que possible est de mettre en œuvre un système décentralisé. Par conséquent, les "eaux noires" des ordures ménagères, la fraction "la plus lourde" de l'effluent constituée principalement d'un mélange de matières fécales et d'urine relativement non dilué, seraient envoyés dans des mini-centres desservant des populations plus petites, des unités d'habitation aux villes de petite taille, plutôt que vers de grandes usines de traitement des déchets. L'eau noire serait traitée par des algues unicellulaires, qui aident à éliminer les polluants et produisent simultanément de grandes quantités de biomasse pour des utilisations telles que le compostage. Ce modèle est étudié par un partenariat entre des scientifiques néerlandais et brésiliens.

Dans les réacteurs testés par l'équipe CESE-USP, microalgues de l'espèce Chlorella sorokiniana, utiliser l'azote et le phosphore des eaux noires et les micronutriments présents dans les déchets humains pour se multiplier. Spécifiquement, car ils absorbent l'azote et le phosphore des eaux noires, les algues sont riches en ces éléments, qui sont essentiels aux engrais à l'échelle industrielle appliqués aujourd'hui.

« Il ne serait pas nécessaire de décentraliser à outrance. Nous n'avons pas besoin de traiter séparément les eaux usées de chaque maison ou bâtiment. Nous pourrions avoir des unités desservant quelques milliers d'habitants, jusqu'à une dizaine, 000, " Estimait Daniel. " Parce qu'environ 50 pour cent des villes brésiliennes en ont moins de 10, 000 habitants et seulement 25 pour cent ont des systèmes de traitement des eaux usées, de nombreuses localités peuvent introduire de tels systèmes à partir de zéro."

Grietje Zeeman est professeur émérite au département des technologies environnementales de l'Université de Wageningen aux Pays-Bas. Elle rappelle qu'au XIXe siècle, les matières fécales et l'urine recueillies auprès des ménages ont été utilisées comme engrais par les agriculteurs néerlandais. En réalité, le système n'a été désactivé qu'au début des années 1980. "Avec le système que nous avons aujourd'hui, qui peut être appelé « rincer et oublier », ' ce cycle de réutilisation des nutriments a été perdu. Notre idée est de refermer le cycle, " a déclaré Zeeman.

La première étape consiste à décentraliser la collecte des eaux usées pour éviter la dilution des eaux noires et des nutriments contenus dans les matières fécales et l'urine. Une fois que les algues ont terminé l'absorption de la matière organique, la prochaine étape consiste à collecter les couches de microbes qui se développent dans le liquide. Ceci peut être fait de deux façons, selon Daniel. "Aux Pays-Bas, ils utilisent principalement la sédimentation, dans lequel un polymère est utilisé pour décanter les algues en fond de réacteur, et ils peuvent être récupérés à partir de là, " dit-il. " Tiens, nous utilisons la flottation. Nous injectons de l'air comprimé dans le liquide, et des bulles se forment à la surface contenant les algues lorsqu'elles flottent. Un racleur mécanique récupère ensuite cette biomasse et la rejette dans un canal."

Pour exploiter cette technique, il est nécessaire d'utiliser des méthodes efficaces de séchage de la biomasse, selon Daniel. Si les algues sont stockées sans être séchées, leurs cellules peuvent se rompre, et les nutriments à utiliser à la fin du processus peuvent s'échapper.

Le partenariat avec l'équipe néerlandaise, il ajouta, a été très utile à des fins de comparaison. Compte tenu des différences entre les deux pays en termes de climat, il est possible de développer des méthodes pour optimiser la production d'algues en fonction du contexte. "Le soleil ne brille pas toute l'année aux Pays-Bas comme ici, par exemple, ils n'ont pas non plus nos températures élevées, qui inhibent parfois la croissance des algues. Par conséquent, le réacteur néerlandais que nous avons testé à l'USP devient trop chaud. Pour atteindre une plus grande échelle, nous devrons faire plusieurs ajustements, " dit Daniel.

Optimiser le procédé pour qu'il fonctionne à l'échelle industrielle est la prochaine étape des études. Des essais sur le terrain seront menés à la station d'épuration de Monjolinho à São Carlos.

Un avantage de l'utilisation de Chlorella dans le processus est que ces algues sont déjà présentes dans la nature et ne nécessitent pas de modification génétique pour faire leur travail. D'où, il ne devrait y avoir aucun problème en ce qui concerne l'évacuation des eaux usées traitées dans les rivières et les lacs. "Si vous laissez un échantillon d'eaux usées à l'air libre, il sera naturellement colonisé et verdira, " Daniel dit, soulignant l'importance de considérer les eaux noires et autres effluents comme des ressources potentielles.