Eau propre avec des plantes

2008/01/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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(Photo: Macrofitas S.L.)

La réutilisation des eaux usées et l'élimination des rejets à rivières et/ou à la mer sont quelques-uns des avantages offerts par le système de phytoélimination. Dans ces systèmes d'épuration d'eau, seules des plantes aquatiques – et des communautés partenaires – sont utilisées sans additifs chimiques.

Les systèmes de fitorégulation ne sont pas inventés par l'homme. Ce sont des environnements aquatiques formés par des imitations d'écosystèmes qui sont générés dans des zones humides naturelles, c'est-à-dire sur des terrains couverts par une feuille d'eau peu profonde pendant une grande partie ou toute l'année. Dans les zones humides, le flux d'eau est très lent et les êtres vivants qui y croissent disposent de suffisamment de temps pour nettoyer les déchets potentiels de l'eau qui arrive. Ainsi, ils conservent en bonne qualité les eaux souterraines et superficielles qui les entourent.

Non seulement plantes

Dans un système de phytoaturage, - le mot lui-même l'indique - les plantes sont indispensables. Cependant, s'ils étaient seuls, ils pourraient faire peu pour nettoyer correctement l'eau. Pour éliminer correctement tous les composants qui polluent les eaux, ils ont besoin de la collaboration de plusieurs êtres vivants. Les travaux que certains réalisent sont des matières premières pour les autres et l'interaction entre tous permet le nettoyage de l'eau.

Dans la mesure où les plantes sont des êtres vivants, elles profitent de l'eau, du dioxyde de carbone et de l'énergie solaire pour produire les sucres dont elles ont besoin pour grandir et se nourrir. Mais les plantes ne sont pas uniquement composées de sucres, elles ont de nombreux autres ingrédients tels que les protéines, le matériel génétique, les pigments, etc. Et pour les obtenir ils ont besoin d'autres éléments: azote, phosphore, calcium...

Les écosystèmes qui sont générés dans les zones humides naturelles sont des environnements aquatiques formés par des imitations.

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Les plantes aquatiques obtiennent ces éléments des composés présents dans l'eau. Mais ils ne peuvent pas absorber n'importe quel composé. Par exemple, pour obtenir du phosphore, ils absorbent les phosphates et pour obtenir de l'azote, des ions d'ammonium ou des nitrates. Si ces éléments sont présents dans d'autres composés, ils sont inaccessibles aux plantes.

Dans les eaux polluées, il y a souvent des composants organiques inaccessibles aux plantes, c'est-à-dire des restes d'autres êtres vivants: plantes mortes, fumier, eaux noires, restes de nourriture, etc. Pour les éliminer de l'eau, ils ont besoin de la participation d'êtres vivants hétérophones. En fait, les êtres vivants hétérophones ne sont pas capables de produire leur propre matière organique et mangent ce qui est déjà synthétisé, c'est-à-dire qu'ils mangent d'autres êtres vivants.

Cependant, ces déchets aquatiques ne peuvent pas être éliminés par n'importe quel hétéro, mais ils ne se nourrissent que d'un groupe spécial d'êtres vivants. Normalement, les êtres vivants qui forment ce groupe sont appelés décomposeurs et sont constitués de champignons et de bactéries. Le groupe de décomposeurs est très important parce qu'il a une caractéristique qui n'a pas le reste des hétérophores: les autres assimilent la matière organique et éliminent comme résidus composés formés de matière organique. Les décomposeurs éliminent comme déchets les ions inorganiques qui peuvent être absorbés par les plantes. Ainsi, les plantes franchissent le pas pour éliminer définitivement les déchets de l'eau.

Il y a aussi des organismes qui évitent la croissance aveugle des populations de bactéries décomposantes : les protozoaires, qui se nourrissent de bactéries. En outre, les déchets qui les éliminent sont des composés azotés et phosphorés qui peuvent être utilisés par les plantes.

Comme on peut le voir, ces systèmes spéciaux de purification d'eau forment des communautés très complexes. Malgré la diversité de leurs êtres vivants, ils ont tous une caractéristique commune : ils sont aérobies, c'est-à-dire ils ont besoin d'oxygène pour vivre. Dans l'eau, il y a effectivement de l'oxygène et l'eau intériorise l'oxygène atmosphérique à travers les échanges de gaz, mais la vitesse de l'échange de gaz est généralement très faible, et les organismes présents dans l'eau consomment plus d'oxygène que ce qui est introduit dans ce processus.

Qui fournit l'oxygène nécessaire ? Car les plantes aquatiques et les algues que nous n'avons pas encore mentionné. Parce que les algues vivent immergées, pendant la photosynthèse ils éliminent l'oxygène qu'ils produisent comme résidu. Les plantes aquatiques, quant à elles, absorbent l'oxygène atmosphérique à travers leurs parties en contact avec l'air et, grâce à un système de transport d'air, le conduisent jusqu'aux parties immergées et l'expulsent dans l'eau.

Les plantes cultivées doivent sortir de l'eau avant de mourir.

Macrofitas S.L.

Comme vous pouvez le constater, les composants qui interviennent dans un système de fabrication sont étroitement liés entre eux, fournissant tous les éléments nécessaires pour vivre. Que se passerait-il si ce système était maintenu? D'une certaine manière, le cycle se fermerait : ils tueraient les plantes, les bactéries et les champignons décomposeraient ces usines mortes et par derrière les plantes qui utiliseraient ces nutriments se développeraient. Autrement dit, les mêmes composants fonctionneraient à tour.

Pour que cela ne se produise pas, c'est-à-dire pour que l'eau épurée sorte propre du système, il est facile de le faire : de temps en temps les plantes cultivées sortent de l'eau. De cette façon, ils ne laissent pas fermer le cycle, mais ils incorporent plus d'eau résiduelle pour la culture de nouvelles plantes et les sortent du système avant la mort des plantes cultivées. Les plantes produites par le système peuvent être utilisées comme fourrage pour le bétail ou la fertilisation dans les zones rurales.

En outre, l'eau épurée par les plantes est très propre, pas assez pour être potable, mais peut être utilisé pour arroser les zones agricoles, les jardins, etc., ou pour nettoyer les rues.

Meilleur zones humides artificielles

En principe, des zones humides naturelles pourraient être utilisées pour le nettoyage des eaux polluées, mais il ne convient pas de le faire car elles peuvent avoir des effets très néfastes et contaminer les aquifères et autres écosystèmes autour de la zone humide.

Les zones humides artificielles destinées à la phytorrégion sont moins chères que les systèmes conventionnels d'épuration.

Consortium des Eaux de Gipuzkoa

Au lieu de les utiliser, l'homme a créé des zones humides artificielles ayant des caractéristiques similaires aux zones humides naturelles pour le traitement des eaux usées. À la base, ce sont des lagunes ou des fossés de faible profondeur (généralement pas d'un mètre de profondeur) où sont plantées des plantes de zones humides naturelles.

L'artificialité offre un certain nombre d'avantages, d'une part, la possibilité d'isoler la zone dans laquelle la zone humide sera située avant son inondation pour empêcher l'eau d'être ensuite infiltrée dans les écosystèmes environnants. D'autre part, le débit d'eau entrant dans la zone humide peut être contrôlé, de sorte que le niveau d'eau ne coule pas d'une époque à l'autre et que le temps que l'eau reste dans la zone humide est déterminé.

Usage aveugle

L'épuration des eaux usées urbaines, industrielles et agricoles est l'un des grands défis écologiques et économiques de la société actuelle. Et les avantages offerts par les systèmes de phytoélimination ne sont pas de toutes sortes. Par rapport aux autres systèmes technologiques d'épuration, les zones humides artificielles sont moins chères (85% moins chères que les systèmes conventionnels d'épuration, selon l'Université Polytechnique de Madrid), très efficaces pour l'épuration des eaux polluantes organiques (les plantes occupent environ 90% des nutriments de l'eau d'entrée), elles nécessitent un entretien très simple et les installations n'ont pas d'impact visuel en raison de leur aspect naturel.

Ces systèmes sont particulièrement appropriés pour l'épuration des eaux usées générées dans les villes et dans les activités agricoles. Dans l'une comme dans l'autre, les eaux polluées présentent une forte charge organique et une grande quantité de substances inorganiques disponibles pour les plantes.

Cependant, les eaux ayant d'autres caractéristiques, comme les eaux usées générées dans diverses industries, contiennent des composés inorganiques inutilisés pour les plantes, qui ne peuvent être épurés ni par des plantes ni par des décommodes. C'est le point faible des systèmes de phytoélimination.

Les systèmes de fitorégulation sont particulièrement appropriés pour l'épuration des eaux usées générées dans les villes et les activités agricoles.

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En mettant de côté les avantages et les faiblesses, il faut garder à l'esprit que ces systèmes sont des systèmes vivants qui doivent être partiellement surveillés. D'une part, il ne convient pas d'utiliser directement de l'eau provenant de villages ou de villes. Dans ces eaux, outre les déchets mentionnés, il existe de grands solides, sables, matières flottantes et graisses que les communautés de zones humides ne peuvent retirer de l'eau. Par conséquent, avant de les introduire dans la zone humide, il convient que ces composants sortent de l'eau.

D'autre part, le volume d'eau entrant dans la station d'épuration doit également être limité, car les plantes ont une capacité limitée à recevoir des nutriments de l'eau. En outre, l'implantation d'un système de ces caractéristiques nécessite une grande surface (4 ^étages/m 2), et plus le volume d'eau à épurer est grand, plus la surface nécessaire est grande.

Dans les grands centres urbains, il est courant qu'il n'y ait pas de grandes surfaces disponibles. Par conséquent, les systèmes de fitorégulation sont particulièrement adaptés pour l'épuration des eaux usées des noyaux urbains à faible population, soit parce que le volume d'eau généré est adapté pour qu'il puisse être nettoyé par un système de fitorégulation, soit parce que dans les petites municipalités il n'y a pas de gros problèmes pour canaliser les terrains à cet effet.

Un exemple à l'aéroport de Vitoria

(Photo: Aéroport de Vitoria)

Le réseau aéroportuaire AENA a implanté dans plusieurs aéroports, dont celui de Vitoria-Gasteiz, un système de fitoreo développé à l'Université Polytechnique de Madrid. Un responsable de l'environnement de l'aéroport nous dit que, cependant, ils ne conduisent pas beaucoup d'eau à leur nettoyage dans ce système.

Pour l'épuration des eaux usées générées à l'aéroport, ils disposent d'un épurateur traditionnel qui utilise le système de fitobarrage pour le nettoyage des eaux pluviales et des rejets qui se produisent dans les travaux quotidiens. Grâce à un système de canalisation, ces eaux sont conduites au système de fitorage pour le nettoyage des plantes. Une fois épurées, l'eau n'est pas utilisée comme élément différenciateur : elle est laissée dans le canal jusqu'à ce que le volume d'eau soit plus grand que ce que l'irrigation peut exalter et se lie à l'eau extraite de l'épurateur traditionnel et que toute l'eau épurée est versée dans un lit.

Bons transporteurs d'oxygène

(Photo: MD Curt)

Dans les zones humides, les plantes sont chargées de verser l'oxygène dans l'eau. Ils ont une partie immergée et une autre au contact de l'air. Les parties des plantes immergées ont plus de difficulté à obtenir de l'oxygène, car la proportion d'oxygène est beaucoup plus faible dans l'eau que dans l'air. Pour obtenir suffisamment d'oxygène aux parties immergées, les plantes disposent d'un système de tubes creux allant d'un bout à l'autre de la plante : l'aérenquyme. Ainsi, lorsque la partie de la plante qui est en contact avec l'air intériorise l'oxygène, à travers ces tubes, l'oxygène est distribué à toute la plante. L'oxygène est mobilisé par la quantité d'oxygène dans les différentes parties de la plante. Comme dans les parties de l'air il y a plus de pression partielle de l'oxygène que dans les submergées, un flux d'oxygène est produit.

Ce système de ventilation permet aux racines d'avoir plus d'oxygène que dans les eaux adjacentes, donc il tend à se détacher (en raison de la différence de pression partielle), ce qui permet le renouvellement de l'oxygène consommé par les aérobies aquatiques vivants.