En laboratoire, le manque d’oxygène permet de récupérer l’ammoniac des eaux usées

Dans une station de traitement des eaux usées de l’industrie de la fermentation, l’azote suit normalement une voie à sens unique : les microbes contribuent à le convertir à travers plusieurs composés jusqu’à ce qu’il devienne de l’azote gazeux. Des chercheurs de l’Institut national des sciences et technologies industrielles avancées du Japon (AIST), en collaboration avec Kirin Holdings, l’Université d’agriculture et de technologie de Tokyo et l’Université de Kyoto, ont montré une méthode permettant d’interrompre cette voie et de retenir l’azote sous forme d’ammonium dans des procédés de traitement à échelle réduite.

Le levier est contre-intuitif : une faible teneur en oxygène dissous et un pH bas. L’équipe a utilisé des eaux usées modélisées à partir de flux industriels réels pour acclimater la communauté microbienne des boues activées — le mélange de microbes qui assure le traitement — afin de passer de l’élimination de l’azote à sa récupération. Leurs travaux sont publiés dans Water Research.

Le procédé actuel de nitrification-dénitrification utilise l’aération pour fournir de grandes quantités d’oxygène. Les composés azotés sont convertis en ammonium, nitrite, nitrate, monoxyde d’azote et protoxyde d’azote avant d’être finalement rejetés sous forme d’azote gazeux. Maintenir le procédé au stade de l’ammonium pourrait préserver un composé utile dans les engrais et potentiellement exploitable comme ressource énergétique, plutôt que de traiter l’azote uniquement comme une substance à éliminer.

Le procédé proposé, baptisé « Microaerobic Activated Sludge », ne permet pas à lui seul de récupérer un produit commercial. Il est conçu pour alimenter des technologies de séparation et de concentration en aval, qui pourraient extraire l’ammoniac du flux traité. L’AIST estime que cette approche pourrait permettre aux stations de traitement existantes de passer de la décomposition et de l’élimination à la récupération d’énergie sans modifications majeures.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? Si le contrôle microbien peut être transposé des systèmes à échelle réduite aux stations de taille réelle, les installations traitant les eaux usées de la fermentation et de l’industrie pharmaceutique pourraient utiliser un traitement moins gourmand en oxygène tout en conservant l’azote pour le réutiliser. Pour l’instant, les tests rapportés ont utilisé des procédés à échelle réduite et des eaux usées simulées : le procédé n’a donc pas encore été démontré à grande échelle.