La mise en œuvre de solutions axées sur la prévention, l’atténuation et la restauration peut limiter le transport des nutriments en excès, tels que l’azote et le phosphore, des environnements terrestres vers l’océan, réduisant ainsi le risque d’eutrophisation des écosystèmes en Méditerranée.
—
Une grande partie des nutriments présents dans les produits fertilisants destinés à la croissance agricole, tels que l’azote et le phosphore, est emportée par le ruissellement et se déverse ensuite dans la mer par les réseaux fluviaux. Ces nutriments peuvent aussi entrer dans les cours d’eau par les rejets des stations d’épuration. Lorsqu’ils se retrouvent en excès, ils perturbent les écosystèmes aquatiques et déclenchent ce que l’on appelle l’eutrophisation.
Qu’est-ce que l’eutrophisation ?
Lorsque les niveaux de nutriments deviennent excessifs ou déséquilibrés, les algues peuvent se multiplier rapidement dans les environnements aquatiques. Cela déclenche une cascade d’effets qui conduisent à une réduction de l’oxygène disponible, pouvant entraîner la mort des poissons et d’autres organismes. Ce phénomène porte le nom d’eutrophisation.
La pollution par les nutriments peut être d’origine ponctuelle provenant des effluents des stations d’épuration — lorsque les nutriments proviennent d’un endroit précis — ou elle peut être diffuse — lorsque les nutriments issus du ruissellement agricole (lorsque l’eau de pluie ou l’eau d’irrigation traverse une zone agricole) se retrouvent dans les cours d’eau. Cela est particulièrement pertinent dans les bassins versants dominés par l’agriculture.
Pour atténuer la pollution diffuse, les solutions varient entre l’adoption de pratiques agricoles améliorées et la gestion des nutriments et du sol. Pour traiter la pollution ponctuelle provenant des effluents des stations d’épuration, on privilégie les solutions fondées sur la nature (Nature-Based Solutions, NBS) et les approches technologiques au niveau des stations d’épuration.
Le Centre Technologique BETA de l’UVic-UCC travaille sur le projet SEACURE pour s’attaquer à la pollution des nutriments dans le système sol-rivière-mer à travers la Méditerranée. Des chercheurs testent plusieurs solutions dans trois pays méditerranéens — l’Espagne, l’Italie et la Grèce — tous affectés par des problèmes de nutriments en excès. Les solutions incluent la prévention, la réduction et la remédiation de la perte de nutriments avant qu’elle n’atteigne la mer.
Réduire les pertes de nutriments à la source
L’agriculture de précision et la gestion des nutriments et du sol peuvent réduire le recours aux engrais minéraux, prévenant ainsi les apports excédentaires de nutriments dans les systèmes agricoles. Certaines de ces stratégies seront utilisées dans le cadre de SEACURE dans la Catalogne centrale, en Espagne, une région marquée par une agriculture intensive et une gestion déficiente des fumiers d’animaux qui a conduit à une pollution par les nitrates à long terme.
L’agriculture de précision n’applique les nutriments que là où ils sont nécessaires, et les quantités d’eau et de pesticides sont adaptées à chaque parcelle. Cela accroît la productivité et réduit les impacts environnementaux liés à la sur-fertilisation.
Les pratiques de gestion des nutriments et du sol incluent l’usage de Fertilisants sur-mesure (TMFs). Développés à partir de déchets d’élevage organiques, ils peuvent aider à réduire l’emploi d’engrais minéraux. Les TMFs sont formulés selon les besoins spécifiques de chaque culture, optimisant la croissance des plantes et évitant les excès de nutriments, ce qui diminue l’impact environnemental.
La fertigation constitue une autre option. Il s’agit d’un système qui applique les nutriments dissous dans l’eau d’irrigation, permettant d’irriguer et de fertiliser les cultures en même temps. Lorsqu’elle utilise de l’eau recyclée riche en nutriments ou des engrais organiques, la fertigation peut réduire le besoin d’engrais minéraux et favoriser la circularité des nutriments.
Une autre pratique pour améliorer la santé du sol consiste à traiter le sol comme un écosystème vivant afin d’améliorer la diversité microbienne et la santé générale du sol. Par exemple, l’horticulture du sol vivant implique d’augmenter la teneur en matière organique et d’appliquer des pratiques telles que les composts, les paillis, les cultures de couverture, le travail du sol réduit et d’autres techniques durables respectueuses du sol. L’ajout de copeaux de bois, par exemple, augmente la matière organique du sol et améliore sa structure, ce qui améliore la rétention des nutriments et l’efficacité de leur utilisation, tout en réduisant le besoin d’apports externes.
La santé du sol peut aussi être renforcée par l’adoption de cultures de couverture en agriculture. Cette pratique consiste à semer des plantes entre les récoltes ou entre les rangs de cultures. En plus de prévenir l’érosion, elles augmentent la fertilité du sol, maîtrisent les adventices, préservent l’humidité et favorisent la biodiversité sur les terres agricoles. Les cultures de couverture absorbent et retiennent les nutriments (notamment l’azote) qui, autrement, seraient perdus par lessivage, ruissellement ou érosion lorsque le sol est nu.
Enfin, les cultures pérennes peuvent aussi aider. Elles maintiennent des racines vivantes et une couverture du sol tout au long de l’année, et peuvent également contribuer à réduire l’érosion et à empêcher les nutriments d’être perdus par les eaux de pluie, le ruissellement ou même le vent, puisque le sol demeure protégé et structurellement stable. Des exemples incluent les arbres fruitiers, les vignobles, les oliveraies, les pâturages permanents ou des céréales pérennes innovantes.
Réduire les pertes de nutriments dans les rivières
Les solutions fondées sur la nature peuvent aider à réduire l’apport de nutriments provenant des effluents des usines de traitement des eaux usées dans des systèmes aquatiques comme les rivières. La phytoremédiation, par exemple, utilise des organismes naturels tels que les microalgues dans les procédés de traitement des eaux usées. Cette approche réduit les charges de nutriments à la sortie des stations d’épuration tout en soutenant des pratiques circulaires grâce à la récupération des nutriments à partir de la biomasse récoltée.
Une autre stratégie efficace consiste à créer des zones humides artificielles, où l’eau provenant des stations d’épuration peut être détournée vers ces écosystèmes artificiels. Ici, des organismes (plantes ou bactéries) assurent une fonction de purification, améliorant ainsi la qualité de l’eau.
La dénitrification biologique est utilisée pour lutter contre la pollution diffuse — l’eau de ruissellement des terres agricoles — autour du bassin de Mar Menor, à Murcie (Espagne). La dénitrification biologique est un procédé au cours duquel des bactéries consomment les nitrates en l’absence d’oxygène. Des études ont démontré qu’il est possible d’éliminer jusqu’à 90 % de l’azote contenu dans ces eaux. Toutefois, l’efficacité et l’évolutivité du processus restent à évaluer.
Remédier aux pertes de nutriments avant qu’elles n’atteignent la mer
Dans le cadre du projet SEACURE, des solutions seront mises en œuvre dans les zones finales des rivières pour empêcher les nutriments d’atteindre la mer.
Dans le delta du Pô en Italie, un réseau de canaux d’irrigation a été créé à la fin du XVIIIe siècle à des fins agricoles. Lorsqu’ils sont pleins, ces canaux contribuent d’importantes quantités de nutriments à la mer Adriatique. Pour atténuer cet impact, une bande végétale de la plante Phragmites australis sera introduite. Ces plantes possèdent de longues racines qui entrent en relation symbiotique avec des bactéries dénitrifiantes capables de réduire la quantité d’azote transporté en aval. Ces bactéries présentent une grande capacité à diminuer les niveaux de nutriments transportés en aval.
Dans une usine de traitement des eaux usées située sur le fleuve Esino, dans la région Marche en Italie, une combinaison de solutions fondées sur la nature et d’approches technologiques a été testée. L’un des exemples consiste en l’intégration de zones humides construites associées à du biochar. Produit par pyrolyse de matériaux organiques tels que les boues d’épuration ou le bois, le biochar devrait stimuler l’activité microbienne et favoriser l’élimination des nutriments.
Dans le delta des Axios en Grèce, des îlots flottants seront construits et plantés de Phragmites australis et d’autres espèces végétales capables de réduire la quantité de nutriments présents dans l’eau environnante. Dans la plaine de Thessalie, des solutions fondées sur la nature telles que des zones humides et des étangs avec des algues seront mises en œuvre pour dépolluer les eaux usées. Ces systèmes naturels peuvent éliminer la pollution et peuvent récupérer jusqu’à 70 % de l’azote présent dans l’eau en le transformant en biomasse d’algues — qui peut être réutilisée, par exemple, comme engrais.
Les perspectives d’avenir
L’objectif du projet SEACURE est de déterminer si les solutions et les résultats obtenus dans les régions méditerranéennes sont faisables et, le cas échéant, s’ils peuvent être étendus à d’autres zones et pays. Les connaissances recueillies faciliteront la prise de décision concernant des politiques globales de gestion des nutriments à l’échelle régionale.
Reconnaître l’ampleur des dommages causés par l’excès de nutriments n’est que le début. De cette prise de conscience émerge la recherche de solutions, dont bon nombre reposent sur la nature elle-même. D’innombrables outils sont déjà à portée de main. Il est maintenant temps de dépasser les discussions et de façonner un avenir plus sain pour nos écosystèmes.
Astrid Ménard