Quiconque vit à Okinawa, une île subtropicale du Japon, apprécie l’intensité de son industrie porcine. Les fermes ont un effet significant sur l’économie et la lifestyle de l’île. Selon le Cupboard Business office japonais, en 2018, il y avait plus de 225000 porcs à Okinawa. Le porc est un aliment de foundation de l’alimentation locale et se retrouve dans de nombreux plats des restaurants traditionnels. Mais la présence des élevages de porcs a un autre affect, moins bienvenu, celui des odeurs. Traversez des zones particulièrement remplies de fermes avec les vitres de la voiture fermées et vous êtes sûr d’être rempli de regret.



Cette odeur est, au moins en partie, causée par un sous-produit de l’élevage porcin. Partout à Okinawa, de grandes quantités d’eaux usées sont produites par les fermes. Désormais, des chercheurs de l’Unité des systèmes biologiques de l’Université d’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate College (OIST) ont créé un nouveau système de traitement de ces eaux usées, qu’ils ont testé avec succès dans une ferme porcine locale à Okinawa.

« Notre nouveau système utilise deux chambres différentes », a expliqué le Dr Anna Prokhorova. « Dans une chambre, les eaux usées de porcs à pleine puissance sont traitées pour éliminer les odeurs, les brokers pathogènes et la matière organique, tandis que dans l’autre chambre, l’excès de nitrate et de phosphate est éliminé des eaux usées qui ont déjà été traitées par le système d’aération traditionnel. Pour au meilleur de nos connaissances, c’est le leading système à traiter avec succès deux forms d’eaux usées différents en même temps.  »



Ceci est un contraste frappant avec le système d’aération traditionnel actuellement utilisé par les agriculteurs qui traite principalement la matière organique dans les eaux usées et convertit également l’ammonium présent en nitrate mais ne traite pas davantage le nitrate. Au Japon, la limite de rejet de nitrates pour l’industrie de l’élevage sera bientôt abaissée à un cinquième du niveau actuel (qui se situe aujourd’hui à 500 milligrammes de nitrate-azote par litre) pour être en stage avec les autres industries. Furthermore de 35% des fermes d’Okinawa dépasseront probablement ce changement imminent.

« Ceci est extrêmement préoccupant motor vehicle la contamination par les nitrates peut avoir des effets désastreux sur la santé humaine et l’environnement », a déclaré le Dr Mami Kainuma, chef de groupe de l’Unité des systèmes biologiques. « Lorsque le nitrate est ingéré par les humains, il est converti en nitrite, ce qui affecte la capacité du sang à transporter l’oxygène et peut conduire à la méthémoglobinémie ou au syndrome du bébé bleu. »

Ce nouveau système reposait sur l’existence d’une riche communauté de bactéries pour démarrer le processus. Dans la première chambre – la chambre anodique – les bactéries ont réagi avec les molécules organiques présentes, libérant des électrons dans le processus. Ces électrons ont ensuite été transférés dans la deuxième chambre – la chambre cathodique – via les électrodes. La chambre cathodique contenait des eaux usées qui avaient déjà subi le processus d’aération et avaient donc des niveaux élevés de nitrate. Les bactéries à la surface area de la chambre cathodique acceptent ces électrons et les utilisent pour alimenter la conversion du nitrate en azote gazeux. L’avantage de ce système est que l’élimination des nitrates peut se produire dans les eaux usées à faible teneur en matière organique, comme l’eau déjà aérée.

Après avoir testé avec succès ce système en laboratoire, les chercheurs ont mis en put une première expérience pilote dans l’une des fermes porcines du centre de recherche sur le bétail et les prairies de la préfecture d’Okinawa en collaboration avec le centre des sciences de l’environnement de la préfecture d’Okinawa et Okidoyaku. Là, ils avaient accès à la fois au réservoir d’aération et aux eaux usées brutes. Le projet a été financé par le gouvernement préfectoral d’Okinawa et suivi pendant as well as d’un an. En raison du rôle essentiel joué par les communautés bactériennes, les chercheurs ont également analysé quelles espèces étaient présentes, comment la composition de la communauté changeait au fil du temps et quelles espèces étaient responsables de chaque étape.

L’expérience à extended terme a montré que les bactéries éliminant les nitrates dominantes étaient celles qui pouvaient recevoir des électrons pour se développer. Pendant le traitement, leur activité a été stimulée par un potentiel appliqué à l’électrode dans une plage de -,4V à -,6V, ce qui a conduit à un traitement furthermore efficace des eaux usées. Ces communautés bactériennes ont augmenté de plus de 60% au whole dans la chambre cathodique et ont continué à présenter une forte activité, conduisant à un taux élevé de réduction des nitrates. Un autre grand avantage était que, comme la matière organique et, en particulier, les acides gras volatils étaient dégradés dans les eaux usées brutes, l’odeur était diminuée et le nombre d’agents pathogènes réduit.

C’est beaucoup plus efficace que prévu », a déclaré le Dr Prokhorova. « Ce système est évolutif, peu coûteux, facile à assembler et nécessitant peu d’entretien. Nous espérons que, dans les prochaines années, il sera utilisé par les agriculteurs d’Okinawa et d’autres régions présentant des problèmes similaires, comme les communautés rurales du continent. Japon et Asie du Sud-Est. «