Ananas australien, truite danoise, et les producteurs de maïs du Midwest américain ne sont pas souvent regroupés sous le même parapluie agricole. Mais eux et beaucoup d'autres qui élèvent des cultures et des animaux sont confrontés à un problème commun :l'excès d'azote dans les eaux de drainage. Qu'il s'écoule vers la Grande Barrière de Corail ou le Golfe du Mexique, le nutriment contribue à la prolifération d'algues nuisibles qui privent les poissons et autres organismes d'oxygène.

Mais il existe une solution simple qui réduit considérablement la quantité d'azote dans les eaux de drainage, quel que soit le système de production ou la localisation :bioréacteurs dénitrifiants.

« La pollution à l'azote provenant des exploitations agricoles est pertinente dans le monde entier, des fermes de maïs et de haricots ici dans l'Illinois aux fermes de canne à sucre et d'ananas en Australie à diverses fermes bordées de fossés en Belgique. Nous sommes tous confrontés à ce problème. C'est vraiment excitant que les bioréacteurs nous rassemblent autour d'une solution potentielle, " dit Laura Christianson, professeur adjoint au Département des sciences des cultures de l'Université de l'Illinois et auteur principal d'un nouvel article de synthèse accepté pour publication dans Transactions de l'American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) .

Les bioréacteurs dénitrifiants se présentent sous de nombreuses formes et tailles, mais dans leur forme la plus simple, ce sont des tranchées remplies de copeaux de bois. L'eau des champs ou des installations aquacoles s'écoule à travers la tranchée, où les bactéries vivant dans les crevasses des copeaux de bois transforment le nitrate en un gaz inoffensif qui s'échappe dans l'air.

Cette pratique de conservation en bordure de champ est étudiée depuis au moins une douzaine d'années, mais la plupart de ce que les scientifiques savent sur les taux d'élimination de l'azote est basé sur des répliques de laboratoire et des configurations expérimentales à plus petite échelle. Le National Resource Conservation Service de l'USDA a publié un ensemble de directives normalisées sur les bioréacteurs en 2015, basé en partie sur les premiers travaux de terrain de Christianson, et maintenant de plus en plus d'agriculteurs américains ajoutent des bioréacteurs. Ils se répandent dans d'autres pays, trop.

L'article de l'ASABE est le premier à synthétiser les données disponibles provenant de bioréacteurs de taille réelle dans des fermes en activité à travers le monde.

"Après avoir rassemblé toutes les données, le message est que les bioréacteurs fonctionnent. Nous avons montré une réduction de 20 à 40 % des nitrates provenant des bioréacteurs du Midwest, et maintenant nous pouvons dire que les bioréacteurs du monde entier sont assez cohérents avec cela, " dit Christianson.

Elle ajoute des bioréacteurs, comme toutes les pratiques de conservation, ont leurs limites, mais les émissions d'oxyde nitreux n'en font pas partie.

"Les gens craignent que nous ne transférions du nitrate dans l'eau pour de l'oxyde nitreux, qui est un gaz à effet de serre. Nous ne connaissons pas encore toute l'histoire du protoxyde d'azote avec les bioréacteurs, mais nous pouvons dire en toute confiance qu'ils ne créent pas un énorme problème d'oxyde nitreux, " dit-elle. "Ils ne le sont tout simplement pas."

Christianson dit que les agriculteurs lui demandent fréquemment de surveiller l'eau dans les bioréacteurs, elle et ses co-auteurs détaillent donc le processus dans l'article de l'ASABE. Elle s'est également associée à l'Illinois Farm Bureau pour créer une série de vidéos étape par étape expliquant comment tester l'eau.

"Pour le suivi, il y a deux parties. Vous devez connaître la quantité d'eau qui circule dans le bioréacteur et la quantité d'azote dans l'eau, " elle dit.

Les courtes vidéos, qui s'adressent aux non-chercheurs tels que les agriculteurs et les bénévoles de la qualité de l'eau, décomposer le processus en cinq étapes. Christianson note ses étudiants, chercheurs postdoctoraux, et le personnel du laboratoire se sont tous réunis pour créer la série.

Les vidéos sont disponibles sur www.youtube.com/playlist?list=… 4Di-8AnP8Q1MJkVVd91s .

Christianson, qui est peut-être la plus grande pom-pom girl du monde pour les bioréacteurs, admet que les directives de surveillance et les séries de vidéos sont un peu égoïstes.

« Nous avons inclus des approches de surveillance recommandées afin que davantage de personnes les construisent, et puis plus de gens les surveilleront. Et puis nous aurons plus de données pour montrer à quel point les bioréacteurs fonctionnent bien et comment nous pouvons les faire mieux fonctionner. »