Selon une étude menée par le doctorant Meiron Zollmann, sous la direction conjointe du Prof. Alexander Golberg de l’Ecole des Sciences de l’environnement de l’Université de Tel-Aviv et du Prof. Alexander Liberzon de l’Ecole de génie mécanique, la mise en place de fermes de culture d'algues dans les estuaires des rivières pourrait constituer une sorte de « dispositif de purification naturelle » réduisant considérablement les concentrations d'azote de l’eau et prévenant la pollution environnementale fluviale et marine.
L'étude, menée en collaboration avec le Prof. Boris Rubinsky de la Faculté de génie mécanique de l'Université de Californie à Berkeley, a été publiée dans la prestigieuse revue Communications Biology.
Un impact important à la fois sur le plan écologique et économique
Dans le cadre de l'étude, les chercheurs ont construit le modèle d’une grande ferme d'algues pour la culture de macroalgues de type ulva (laitue de mer) méditerranéenne, à plusieurs centaines de mètres au large de l'estuaire du Nahal Alexander, rivière se jetant dans la Méditerranée au nord de la ville de Netanya. Le choix des chercheurs s’est porté sur cette rivière car elle rejette de l'azote polluant provenant des champs et des villes situés en amont et à proximité de la mer Méditerranée. Les données qui ont servi à l’établissement du modèle ont été recueillies pendant deux ans sur des cultures contrôlées et sur des cultures en eau de mer.
L'azote est un engrais nécessaire à l'agriculture continentale, mais, expliquent les chercheurs, il a un prix environnemental. Une fois qu’il atteint l'océan, il se disperse de manière aléatoire, endommageant les divers écosystèmes. L’Etat et les collectivités locales dépensent donc des sommes élevées pour réduire les concentrations d'azote dans l'eau, conformément aux conventions nationales et internationales qui limitent la charge de cet élément chimique dans les océans, y compris en Mer Méditerranée.
« Mon laboratoire étudie des procédés de base et développe des technologies pour l'aquaculture », explique le Prof. Golberg. « Nous développons des technologies de culture d'algues dans la mer afin de compenser le carbone et pour en extraire diverses substances, telles que des protéines et des amidons, dans le but d’offrir une alternative marine à la production agricole terrestre. Dans cette étude, nous avons montré que si les algues sont cultivées selon le modèle que nous avons développé, dans les estuaires des rivières, elles peuvent absorber l'azote conformément aux normes environnementales et empêcher sa dispersion dans l'eau et ainsi neutraliser la pollution de l'environnement. En fait, nous mettons ainsi en place une sorte de « dispositif de purification naturelle » possédant un impact important à la fois sur le plan écologique et économique puisque les algues peuvent être vendues comme biomasse[1] à usage humain, y compris pour l’alimentation.
Une énergie verte
Les chercheurs ajoutent que le modèle mathématique qu’ils ont mis au point permet de prévoir les rendements agricoles et relie le rendement des algues et leur composition chimique à la concentration d'azote dans l'estuaire. « Notre modèle permet aux mariculteurs, ainsi qu'aux organismes gouvernementaux et environnementaux, de savoir à l'avance quel sera l'impact et le rendement d'une grande ferme d'algues, avant même de la créer », ajoute Meiron Zollmann. « Les algorithmes nous permettent de faire les ajustements nécessaires aux grands établissements agricoles et de maximiser leurs avantages environnementaux, y compris la production des quantités de protéines souhaitables pour une exploitation optimale ».
« Il est important de comprendre que le monde entier s'oriente vers l'énergie verte et que les algues peuvent en constituer une source importante », ajoute le Prof. Liberzon, « Et pourtant aujourd'hui, il n'existe pas une seule ferme possédant la capacité technologique et scientifique dont nous avons prouvé la faisabilité. Les obstacles sont aussi d’ordre scientifique : nous ne savons pas vraiment quel sera l'impact d'une ferme géante sur le milieu marin. C'est comme de passer d'un potager à côté de la maison à d’énormes champs d'agriculture industrielle. Notre modèle apporte quelques éléments de réponse, dans l'espoir de convaincre les décideurs que de telles exploitations seront à la fois rentables et respectueuses de l'environnement. On peut également imaginer des scénarios encore plus ambitieux, par exemple, la production d’une énergie verte. Si nous savions mieux exploiter le rythme de renouvellement de ces algues pour l'énergie, il deviendrait possible de partir pour une croisière d'un an avec un kilo d'algues, sans avoir besoin de carburant supplémentaire au-delà de sa production de biomasse en milieu marin ».
« Nous avons en fait développé un outil de planification pour la mise en place de fermes d'algues dans les estuaires permettant de résoudre les problèmes environnementaux créés par le traitement des cultures par l’azote, tout en produisant des avantages économiques », conclut le Prof. Golberg. « Nous proposons d’établir des fermes d'algues dans les estuaires des rivières contenant de grandes quantités de résidus azotés pour réhabiliter l’écosystème de l'estuaire et empêcher l'azote d'atteindre la mer tout en cultivant l'algue elle-même pour l'alimentation. De cette façon, l'aquaculture complète l'agriculture terrestre ».
Photos :
1. 2. Le bioréacteur qui a servi de base au modèle (Crédit : Meiron Zollmann et Alexander Chemodanov)
3. Le Prof. Alexander Golberg (Crédit: Université de Tel-Aviv)
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[1] Matière organique utilisable comme source d’énergie (bioénergie).
