Les procédés des biotechnologies sont ici appliqués à la protection de la qualité de l'environnement ou à son assainissement chaque fois que les conditions naturelles ne sont pas suffisantes par manque d'éléments nutritifs, d'oxygène ou de bactéries appropriées.

Il faut alors recycler les eaux usées en vue de leur réutilisation, mais aussi veiller à la protection des réserves en eau peu renouvelables, abaisser le taux de nitrates apparus dans les nappes aquiféres des régions agricoles par suite d'un excès d'engrais et de déchets d'origine animale (lisiers), et améliorer la qualité de l'eau potable pour satisfaire et préserver la santé du consommateur.

Traitement des déchets avant leur rejet dans l'environnement

Les chercheurs tendent actuellement à intervenir tout au long des chaînes de transformation, en utilisant des produits et des procédés toujours moins nocifs pour l'environnement.


- Traitement des eaux usées domestiques

Il est réalisé grâce à des micro-organismes bactériens aérobies, et anaérobies, combinés à des procédés physico-chimiques. Ces derniers permettent d'éliminer physiquement les matiéres en suspension et, chimiquement, des polluants spécifiques tels que les métaux lourds, les composés chlorés, ainsi que l'azote et le phosphore encore présents en fin de recyclage.


Le traitement des eaux usées comprend plusieurs étapes.

+ 1re étape : un prétraitement physique

Le dégrillage (par grille et peigne) retient les déchets de taille supérieure au centimètre, le dégraissage fait remonter en surface graisses et détergents autour de bulles d'air, et les récupère dans une fosse à graisse. Le dessablage permet d'éliminer par sédimentation les matières les plus lourdes, dont le sable. Les matières les plus fines sont retirées par décantation, dans des bassins où l'eau, circulant lentement, de bas en haut, provoque le dépôt des matières en suspension constituant des boues.


+ 2e étape : un traitement biologique des eaux décantées

- Le traitement classique

Dans des bassins aérés, des micro-organismes aérobies se multiplient et digérent toutes les matiéres organiques. Chlores et sulfate de fer éliminent les bactéries pathogènes et les phosphates encore présents.

Schéma d'une installation classique de traitement des eaux usées
(Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

- Le traitement par lagunage

Il reconstitue une épuration naturelle des matières organiques par une circulation très lente de l'eau dans une succession de lagunes sur plusieurs mois (chaîne alimentaire : micro-organismes, phytoplancton, zooplancton).

Schéma de la station de traitement des eaux usées domestiques de Rochefort.

1 - dispositifs de traitements physiques et de décantation des eaux usées domestiques ;
2 - succession de lagunes, siège du traitement biologique aérobie ;
3 - dernières lagunes avec roseliéres, îlots de reproduction, cet espace protégé est un milieu géré en vue de constituer une halte migratoire, un lieu d'hivernage, de reproduction, d'alimentation pour diverses espèces d'oiseaux.

Préciser les rôles respectifs du traitement physique d'une part, du traitement biologique d'autre part dans les stations de traitement des eaux usées.

Enquêter sur les moyens dont on dispose pour éliminer les déchets particuliers non reconnus dans l'exemple présenté ici.

Qu'apporte comme information le fait que les eaux soient soumises à l'action du vent ?

Proposer un exemple de chaîne alimentaire pouvant s'établir dans les lagunes parcourues par les eaux usées ayant subi la première étape du traitement.

+ 3e étape: traitement des déchets solides

Les boues récoltées :

- soit servent de composts pour épandage ;

- soit servent de matériaux qui fermentent à 37 °C dans des digesteurs en dégageant des biogaz riches en méthane, source d'énergie pour auto-alimenter la station d'épuration. Les résidus déshydratés fournissent de l'engrais ;

- soit sont dégradées dans des biofiltres par des micro-organismes. Les produits obtenus sont inoffensifs si la dégradation est complète.

Schéma d'un biodigesteur

Les biotechnologies employant des enzymes permettent ainsi de mettre en oeuvre des procédés beaucoup moins nocifs pour l'environnement que les procédés classiques qui utilisent des catalyseurs non biologiques.

Les enzymes sont en effet non toxiques pour l'environnement, elles sont biodégradables, fonctionnent généralement autour de 37 °C, dans des conditions de milieu peu agressives pour l'environnement. Elles sont spécifiques de réactions chimiques parfaitement connues.

Ainsi on pourrait trouver une solution de remplacement à l'incinération couramment pratiquée actuellement, et qui libère de nombreux composés polluants (oxydes de fer, de soufre, d'azote, ...).

- Traitement des eaux usées industrielles

Le traitement dépend de la nature des déchets minéraux ou organiques formés lors de la fabrication des produits finis. Il est obligatoire et est régi par une réglementation très stricte destinée à protéger l'environnement de toute pollution.

Préciser les différences de conditions d'action entre les bactéries aérobies et les bactéries anaérobies. Rechercher un exemple de chaque type.

Indiquer les principaux avantages présentés par l'utilisation de biotechnologies par rapport à celle de techniques traditionnelles dans la lutte contre la pollution.

Comparer la technique de dépollution par lagunage aux techniques classiques de traitement des effluents.