Le changement climatique s'accompagne de pénuries d'eau croissantes, et des périodes de sécheresse potentiellement plus longues. Alors que les décideurs politiques se tournent d'urgence vers le recyclage des eaux usées pour combler l'écart dans les ressources en eau, la question est de savoir comment réutiliser au mieux l'eau et assurer la sécurité publique. Les contaminants nouveaux et émergents comme les gènes résistants aux antibiotiques (ARG) représentent un danger potentiel pour la sécurité publique et la sécurité de l'eau. L'une des préoccupations est la propagation des ARG dans le système d'eau et l'augmentation du développement de super-insectes résistants aux antibiotiques.

Adam Smith, Professeur assistant au département Sonny Astani de génie civil et environnemental de l'Université de Californie du Sud, et une équipe de chercheurs dont Moustapha Harb, professeur adjoint à l'Université libanaise américaine et à l'USC Viterbi School of Engineering Ph.D. étudiants Phillip Wang et Ali Zarei-Baygi, ont étudié et comparé des échantillons provenant d'une installation avancée de traitement des eaux souterraines en Californie du Sud et des aquifères souterrains pour détecter les différences de concentrations d'ARG. Bien qu'ils aient constaté que l'installation avancée de traitement des eaux souterraines réduisait presque tous les ARG ciblés en dessous des limites de détection, les échantillons d'eau souterraine présentaient une présence omniprésente d'ARG à la fois dans les emplacements de contrôle et dans les emplacements rechargés en eau provenant de l'installation avancée de traitement des eaux.

Historiquement, les méthodes de traitement par réutilisation indirecte dans lesquelles une barrière environnementale est une étape intermédiaire dans le processus de nettoyage de l'eau ont été plus populaires que le processus direct « toilette au robinet ». Alors que les méthodes indirectes de traitement de réutilisation de l'eau étaient, d'une perception et d'un appétit du public, considéré comme plus fiable, il s'agit en fait d'approches de réutilisation directe « toilette au robinet » qui n'introduisent pas de tampon environnemental qui produit plus sûr, plus d'eau pure pour la potabilité. La raison en est que les ARG dans l'environnement peuvent contaminer l'eau potable réutilisée. Ces résultats ont été mis en évidence dans une étude publiée dans Lettres sur les sciences et technologies de l'environnement .

Comment les ARG se propagent dans les systèmes de traitement de l'eau

Alors que certains ARG sont naturellement présents dans les communautés microbiennes, antibiotiques, Les ARG et les agents pathogènes résistants aux antibiotiques sont en augmentation dans les sources d'eau en raison de la surutilisation des antibiotiques en général. Dans un cycle typique de traitement de l'eau, les eaux usées sont d'abord traitées dans une station d'épuration. L'étude a révélé que cette eau reste élevée dans les ARG, car ils persistent tout au long du processus de traitement. D'ici, l'eau destinée à la réutilisation potable est purifiée davantage à l'aide de techniques physiques et chimiques avancées, notamment l'osmose inverse, un processus qui utilise une membrane partiellement perméable pour purifier l'eau potable.

Dans un schéma de réutilisation indirecte, l'eau purifiée sera réinjectée dans un tampon environnemental, comme un aquifère souterrain. Plus tard, l'eau est extraite de l'aquifère et traitée dans une usine de traitement d'eau potable avant d'être ajoutée au réseau public d'approvisionnement en eau. En revanche, dans les approches de réutilisation directe, l'eau purifiée ne retourne pas dans un tampon environnemental, mais plutôt, reste dans le cycle de l'eau artificielle, aller de la station d'épuration à l'usine de réutilisation de l'eau à la station d'épuration d'eau potable et ensuite à votre robinet

Il est extrêmement important d'examiner les différences d'ARG entre diverses sources d'eau pour prendre en compte les futurs risques pour la santé, comme le développement de super bugs, dit Smith. Étant donné que les stations d'épuration ne sont généralement pas conçues pour éliminer les micropolluants comme les antibiotiques, ils ont tendance à persister dans les systèmes de traitement, conduisant à des densités élevées de bactéries résistantes à l'ARG à différents stades du traitement. Lorsque cette eau est introduite dans un aquifère, où les ARG sont déjà présents naturellement, il peut être contaminé par des ARG et des bactéries résistantes aux antibiotiques. Pour compliquer encore le problème, Les ARG sont facilement transférés par transfert horizontal de gènes, augmentant le risque d'agents pathogènes résistants aux antibiotiques.

« Les ARG ne sont en aucun cas réglementés et constituent un contaminant émergent préoccupant en raison de notre dépendance à l'égard du traitement biologique dans le cycle de l'eau artificielle, ", a déclaré Smith. "Parce que ce sont des contaminants biologiques - de petits fragments d'ADN qui sont libérés dans l'environnement - les bactéries présentes dans les environnements récepteurs peuvent les absorber, devenir eux-mêmes résistants, et perpétuant davantage la propagation de la résistance. »

La réutilisation des eaux usées est l'option dominante pour faire face à une pression croissante sur l'approvisionnement mondial en eau et pourrait être préférable à des options telles que le dessalement, ce qui est cher et peu économe en énergie en comparaison. Cependant, the danger of spreading antibiotic resistance is one that should inform which methodologies gain more traction and investment as we look ahead Smith said. Eliminating unknowns that persist in the environmental water buffers could be one way to ensure water that reaches our taps is clean of ARGs and other harmful contaminants.

"Lessening the global spread of antibiotic resistance will require an interdisciplinary approach that spans environmental and clinical systems. We must act fast before we enter a so called 'post-antibiotic world' where bacterial infections become impossible to treat, " Smith said.