Le gaz en riant (oxyde nitreux ou N₂O) est principalement libéré par les micro-organismes responsables du nettoyage de nos eaux usées. Ces microbes vivent dans des communautés complexes, chaque groupe jouant un rôle spécifique. Les émissions varient tout au long de la journée et entre les saisons, et les processus microbiens complexes derrière eux restent largement inconnus, ce qui rend difficile de concevoir des stratégies efficaces pour réduire les émissions.
Motivé par la nécessité de résoudre ce puzzle de longue date, Michele Laureni (professeur adjoint Bioprocess Engineering) et Mark Van Loosdrecht (professeur Biotechnology Environmental Biotechnology) se sont associés aux autorités des eaux néerlandaises et à Stowa. Selon leur supervision, les Roothans du Dr Nina ont appliqué des techniques avancées – y compris les analyses de l'ADN et des protéines – pour étudier, en détail, comment les micro-organismes individuels interagissent dans les TPA sur une période de deux ans.
L'Amsterdam West WWTP de la Water Authority Amstel, Gooi et Vecht, exploitées par Waternet, était son écosystème modèle. La recherche, publiée dans Eau naturellea révélé comment les facteurs environnementaux et opérationnels – tels que les niveaux de température et d'oxygène – impact des émissions d'oxyde nitreux.
L'oxygène a un impact
L'une des principales découvertes des tourneurs était que l'accumulation de nitrite – un intermédiaire central dans la dégradation des composés d'azote – est liée à un déséquilibre entre deux groupes de bactéries: ceux qui convertissent l'ammoniac en nitrite et ceux qui convertissent le nitrite en nitrate. Parce que le nitrite est un précurseur de l'oxyde nitreux, ce déséquilibre a été identifié comme la principale cause d'oxyde nitreux ou des émissions de gaz en riant.
Surtout, les revêtements ont également identifié la concentration en oxygène – quelque chose que les opérateurs ont un contrôle direct – comme le principal facteur induisant ce déséquilibre.
Et cela, note Laureni, est précisément là où se situe l'opportunité. « La bonne chose est que, en principe, la solution peut ne pas nécessiter de changements d'infrastructure majeurs. L'idée est que l'augmentation progressive de l'oxygène, plutôt que de le faire brusquement lorsque l'hiver approche, peut déjà réduire considérablement les émissions.
Simple et rentable
Ces résultats sont particulièrement pertinents pour les autorités de l'eau, car ils indiquent non seulement des moyens potentiels de réduire les émissions d'oxyde nitreux, mais suggèrent également que les interventions requises peuvent être à la fois simples et rentables. La question de savoir si la stratégie identifiée prouve dans la pratique deviendra claire dans les années à venir.
Deux nouveaux doctorants. Les candidats poursuivent désormais le travail pour développer et valider l'approche, en collaboration avec les autorités de l'eau et Royal HaskoningDHV. Les idées fondamentales des travaux des tourneurs devraient également bénéficier au secteur agricole, où les émissions d'oxyde nitreuses microbiennes posent un défi encore plus grand.
