Les vers de terre et les puces d'eau minuscules pourraient aider à fournir de l'eau propre à des milliards de personnes vivant dans des régions reculées du monde en mangeant les eaux usées et autres pollutions.

On estime que 2,3 milliards de personnes dans le monde sont sans assainissement de base, alors que 844 millions n'ont pas accès à l'eau potable, bien que les deux soient considérés comme des droits humains essentiels. Même en Europe, on estime que 62 millions de personnes n'ont pas accès à un assainissement adéquat et 14 millions n'ont pas de source d'eau potable de base.

Le traitement des eaux usées et l'approvisionnement en eau potable nécessitent souvent installations coûteuses qui consomment des quantités considérables d'énergie pour continuer à fonctionner. Cela signifie que les personnes vivant dans des zones reculées ou des zones pauvres se retrouvent souvent sans de tels services.

Mais les chercheurs pensent qu'il serait possible de fournir un traitement de l'eau abordable à ces endroits avec l'aide de minuscules animaux qui engloutissent la pollution de l'eau. Les scientifiques travaillant sur un projet appelé INNOQUA développent des biofiltres qui utilisent des créatures vivantes pour filtrer l'eau - des vers de terre et de minuscules crustacés appelés Daphnie .

Ces créatures dévorent les boues et autres polluants, comme l'ammonium, dans le cadre d'une série de modules de nettoyage de l'eau qui peuvent être configurés et laissés fonctionner avec peu d'entretien.

"La plupart des gens auront une idée du rôle que jouent les vers de terre dans le sol, " a déclaré le Dr Eoghan Clifford, ingénieur civil à l'Université nationale d'Irlande, à Galway, et directeur technique du projet INNOQUA. "Ils font quelque chose de similaire dans les technologies des eaux usées que nous utilisons."

Dans le sol, les vers de terre se frayent un chemin à travers les débris végétaux et le fumier pour aider à le briser, tout en extrayant des produits chimiques comme l'azote et le phosphore du matériau.

Le projet INNOQUA utilise plutôt des vers de terre pour briser les boues qui obstruent souvent les filtres des stations d'épuration. Il tente d'utiliser les créatures dans le cadre d'un filtre contenant des copeaux de bois et du gravier pour piéger les matières solides des effluents d'eaux usées brutes afin que les vers puissent ensuite les décomposer.

Excrété

Les bactéries vivant dans les copeaux de bois complètent ensuite le travail en décomposant davantage la matière excrétée par les vers.

"Les vers décomposent les boues et les matières solides, qui empêche le système de se boucher, " a expliqué le Dr Clifford. " Cela signifie qu'il nécessite beaucoup moins d'entretien que d'autres types de systèmes. C'est important pour les systèmes à petite échelle dans des endroits éloignés."

Le projet INNOQUA vise à mettre en place 11 projets de démonstration dans différents pays du monde pour tester le fonctionnement de son système de filtre à base d'animaux dans divers contextes. L'un de ces sites se trouvera dans une communauté éloignée près du village montagnard de Littlemill, à Nairn, Écosse.

Eau écossaise, qui est l'un des partenaires du projet, doit actuellement envoyer des camions sur des centaines de kilomètres pour collecter les boues des fosses septiques dans les communautés éloignées. Dans certains cas, ces pétroliers doivent effectuer de longs trajets en ferry pour atteindre les communautés insulaires où il n'y a pas de traitement local des eaux usées.

On espère, cependant, que le système de filtration mis en place par INNOQUA sera en mesure de nettoyer les eaux usées produites par une communauté de 19 personnes sur le site en Écosse.

Le Dr Clifford a déclaré que les premiers résultats d'un prototype de filtre utilisant les eaux usées municipales à Galway ont montré que les vers de terre peuvent éliminer plus de 90 % de l'ammonium et plus de 95 % du carbone organique des eaux usées, bien qu'ils testent maintenant les limites de la quantité d'eaux usées que le système est capable de gérer tout en essayant de réduire sa taille.

"Nous avons été assez surpris par l'efficacité de ce filtre, " a-t-il dit. " Mais la technologie des vers de terre en elle-même ne traitera pas les eaux usées selon une norme réutilisable, elle doit donc être associée à d'autres technologies pour traiter davantage l'eau. »

C'est là que le Daphnie – également connus sous le nom de puces d'eau – entrent en jeu. La vision INNOQUA consiste à utiliser plusieurs systèmes de traitement de l'eau différents en tant que modules pouvant être combinés pour purifier l'eau conformément aux normes requises dans différents pays ou utilisations.

Suspendu

Daphnie sont de minuscules filtreurs qui consomment des matières en suspension dans l'eau, y compris les bactéries potentiellement nocives. Un prototype de ce filtre est testé par l'Université de Gérone, Espagne, sur un site de traitement des eaux usées à l'extérieur du village de Quart, à seulement quelques kilomètres de Gérone même.

"Les Daphnie sont chargés de nettoyer les particules après que la plupart du carbone et de l'azote ont été éliminés, " a déclaré le Dr Narcís Pous Rodríguez de l'Université de Gérone, qui dirige les tests de la Daphnie filtre. "Notre système peut actuellement faire face à une plage de débit de 700 à 3, 000 litres par jour."

Les sites de démonstration du projet comprendront l'Irlande, Écosse, l'Inde et l'Équateur, présentant un large éventail de conditions différentes. Daphnie sont sensibles à la température, une solution pourrait donc être d'installer le filtre sous terre dans les pays où ils pourraient être affectés.

Après le Daphnie traitement, les eaux usées pourraient nécessiter un traitement supplémentaire avec de la lumière ultraviolette, par exemple, avant qu'il puisse être considéré comme sûr pour une réutilisation dans la plupart des pays.

Il peut aussi souvent y avoir d'autres produits chimiques synthétiques dans les eaux usées qui peuvent être difficiles à éliminer sans processus industriels coûteux. Des polluants comme les polychlorobiphényles (PCB), dont on pense maintenant qu'ils causent le cancer chez l'homme, étaient autrefois largement utilisés dans de nombreux produits de consommation comme liquides de refroidissement, lubrifiants et additifs, mais ils durent longtemps une fois qu'ils s'infiltrent dans l'environnement et sont devenus un contaminant majeur dans l'approvisionnement en eau du monde entier.

La voie la plus courante pour détruire les PCB consiste soit à incinérer les sols contaminés, soit à traiter l'eau polluée avec d'autres produits chimiques pour les dégrader.

Mais les chercheurs travaillant sur un projet appelé Cryo-bactéries-réacteur visent à utiliser des organismes vivants pour lutter contre ces polluants. Ils ont développé une méthode pour immobiliser les bactéries dans des structures poreuses afin qu'elles puissent extraire les PCB de l'eau lorsqu'elle est filtrée à travers le matériau.

« Il y a déjà eu quelques tentatives pour utiliser des bactéries mais en tant que cellules libres dans les boues des systèmes de traitement des eaux ou en utilisant des bioréacteurs avec des bactéries immobilisées, " a déclaré le Dr Irina Savina, un chimiste à l'Université de Brighton, ROYAUME-UNI, qui dirige le projet. « Il est difficile de maintenir la stabilité du biofilm bactérien dans ces systèmes existants et ils peuvent souvent être relativement inefficaces.

"Nous avons pu produire un matériau poreux tridimensionnel directement à partir de bactéries avec une quantité minimale de polymère."

Actuellement, l'équipe du cryo-bactérie-réacteur a testé sa technique en utilisant des bactéries qui dégradent les produits chimiques qu'elle utilise comme modèles pour les PCB. Les bactéries vivantes sont fixées en place à l'intérieur d'un matériau semblable à une éponge qui a des pores de 20 à 150 micromètres. Ils ont pu biodégrader des concentrations relativement élevées de contaminants chimiques en 2,5 à 5 jours pour ne laisser que des traces.

Ces éponges bactériennes peuvent être réutilisées au moins 10 fois, selon les recherches du projet, alors qu'ils peuvent également être congelés pour le stockage, avant d'être réactivé plus tard.

« Nous pouvons adapter le bioréacteur pour utiliser des espèces de bactéries locales qui ont la capacité de lutter contre différents produits chimiques, " a déclaré le Dr Savina. "Cela nous donne un moyen écologique d'éliminer les polluants de l'eau."