La méthode de forage horizontal appelée fracturation hydraulique permet aux États-Unis de produire près de 4 milliards de barils de pétrole et de gaz naturel par an, propulser les États-Unis au sommet des pays producteurs de pétrole dans le monde.

Cette pratique très rentable a un prix élevé :pour chaque baril de pétrole, l'extraction de pétrole et de gaz produit également environ sept barils d'eaux usées, composé principalement d'eau souterraine naturelle extraite avec les combustibles fossiles. C'est environ 2 milliards de gallons d'eaux usées par jour. Entreprises, les décideurs politiques et les scientifiques sont à la recherche de nouvelles stratégies pour traiter ces eaux usées. Parmi les idées les plus alléchantes, il y a son recyclage pour irriguer les cultures vivrières, compte tenu des problèmes de pénurie d'eau en Occident.

Une nouvelle étude de la Colorado State University remet en question cette idée. L'équipe dirigée par le professeur Thomas Borch du Département des sciences du sol et des cultures a mené une étude en serre utilisant l'eau produite par l'extraction de pétrole et de gaz pour irriguer les cultures de blé tendre. Leur étude, Publié dans Lettres sur les sciences et technologies de l'environnement , ont montré que ces cultures avaient des systèmes immunitaires affaiblis, conduisant à la question de savoir si l'utilisation de ces eaux usées pour l'irrigation rendrait les systèmes de culture plus vulnérables aux agents pathogènes bactériens et fongiques.

"La grande question est, est-ce sûr ?" dit Borch, un biogéochimiste qui a des postes universitaires conjoints au Département de chimie et au Département de génie civil et environnemental. « Avons-nous considéré tout ce que nous devons prendre en compte avant de faire cela ? »

Typiquement, eaux usées de pétrole et de gaz, également appelée eau de production, est transporté par camion hors des sites de forage et réinjecté dans la Terre via des puits de stockage profonds. De telles pratiques ont été documentées pour provoquer des tremblements de terre et peuvent conduire à la contamination des eaux de surface et des nappes phréatiques.

L'idée d'utiliser une telle eau pour l'irrigation a incité des études à tester des choses comme le rendement des cultures, santé du sol, et l'absorption de contaminants par les plantes, d'autant plus que l'eau produite est souvent riche en sels, et sa chimie varie considérablement d'une région à l'autre. Borch, qui a mené de nombreuses études liées au pétrole et au gaz, y compris l'évolution des sols lors de déversements accidentels, s'est demandé si quelqu'un avait essayé de déterminer si la qualité de l'eau d'irrigation avait un impact sur la capacité inhérente des cultures à se protéger des maladies.

Les expériences ont été menées en collaboration avec l'expert en microbiome végétal Pankaj Trivedi, professeur assistant CSU au Département des sciences bioagricoles et de la lutte antiparasitaire, et des chercheurs de la Colorado School of Mines. L'équipe a irrigué des plants de blé avec de l'eau du robinet, deux dilutions d'eau produite, et un contrôle d'eau salée. Ils ont exposé les plantes à des agents pathogènes bactériens et fongiques courants et ont échantillonné les feuilles après avoir vérifié que les agents pathogènes avaient pris racine.

Grâce au séquençage génétique quantitatif de pointe, les scientifiques ont déterminé que les plantes arrosées avec la plus forte concentration d'eau produite présentaient des changements significatifs dans l'expression des gènes que les plantes utilisent normalement pour lutter contre les infections. Leur étude n'a pas déterminé exactement quelles substances dans l'eau produite étaient corrélées à une immunité supprimée. Mais ils ont émis l'hypothèse qu'une combinaison de contaminants comme le bore, les hydrocarbures pétroliers et le sel ont amené les plantes à réaffecter des ressources métaboliques pour lutter contre le stress, ce qui rend plus difficile pour eux de produire des gènes de lutte contre les maladies.

"Les résultats de ce travail suggèrent que les impacts de la réponse immunitaire des plantes doivent être évalués avant de réutiliser les eaux usées de pétrole et de gaz traitées pour l'irrigation agricole, ", ont écrit les auteurs de l'étude.