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Qu’ont en commun une ferme laitière de l’Alberta et une chercheuse scientifique de l’Île-du-Prince-Édouard? Elles veulent toutes deux passer à l’action en matière d’utilisation efficace de l’eau. Cela fait partie d’un nouveau projet de recherche quinquennal mené par Audrey Murray (Ph. D.), chercheuse à Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC), en collaboration avec des chercheurs de l’Université de l’Alberta et de l’Université de Waterloo, en Ontario. Le projet est financé par Alberta Innovates et par Results Driven Agricultural Research.
« La réutilisation de l’eau m’a toujours intéressée. L’eau est une ressource limitée, et les conditions de sécheresse en Alberta ont accru la nécessité d’utiliser l’eau de façon plus efficace. Certaines solutions climatiques naturelles peuvent apporter de nombreux avantages à l’écosystème, comme une eau de haute qualité. »
- Audrey Murray (Ph. D.), chercheuse scientifique, Agriculture et Agroalimentaire Canada
Les fermes laitières n’ont souvent recours qu’à l’irrigation pour cultiver des aliments pour le bétail. Dans le sud de l’Alberta, l’eau s’écoule d’une ferme à l’autre par le biais d’un vaste réseau de fossés. Chaque exploitation possède son propre bassin de rétention, utilisé pour les besoins domestiques, pour le bétail ainsi que pour l’irrigation des cultures. Les sécheresses et les pénuries d’eau étant de plus en plus fréquentes ces dernières années, les agriculteurs ont moins d’eau à consacrer aux cultures, car ils priorisent l’utilisation de l’eau pour le bétail et les besoins domestiques.
Les exploitations agricoles de la région disposent également de bassins de rétention qui stockent les eaux usées provenant de la production laitière, telles que les eaux de rinçage de la laiterie, la paille de litière usagée, le fumier, etc. À l’heure actuelle, les agriculteurs mélangent le contenu du bassin au printemps pour produire un lisier riche en nutriments qui peut être épandu sur les champs de culture comme engrais naturel avant la plantation. Andrey Murray (Ph. D.) et ses collaborateurs étudient un moyen d’extraire une partie des eaux usées des bassins de rétention non brassés. Cette eau peut ensuite être traitée et utilisée pour irriguer les cultures tout au long de la saison de croissance, avec un peu d’ingénierie et une solution climatique naturelle plus importante.
Traitement des eaux usées à l’aide de zones humides aménagées
Pendant plusieurs années, dans le cadre du laboratoire vivant de l’Île-du-Prince-Édouard, Audrey Murray (Ph. D.) a étudié les zones humides aménagées dans les exploitations agricoles pour voir comment elles peuvent filtrer naturellement l’eau de ruissellement des champs agricoles avant qu’elle ne pénètre dans les cours d’eau récepteurs tels que les rivières et les ruisseaux. Les zones humides constituent également des habitats pour de nombreuses espèces, telles que les plantes, les insectes, les amphibiens, les oiseaux, les oiseaux aquatiques et d’autres animaux sauvages. Elles peuvent même aider à séquestrer le carbone et à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Comme de la crème mélangée à du lait, au fil du temps, les eaux usées des bassins de rétention se séparent également en couches : la couche supérieure est épaisse et grasse, la couche inférieure est celle où la plupart des solides se déposent, et la couche intermédiaire contient le liquide le plus propre. Selon Audrey Murray (Ph. D.), il pourrait s’agir d’or liquide, une fois que la loi de Newton pourra être appliquée pour déplacer la couche intermédiaire dans une zone humide artificielle en vue d’un traitement ultérieur.
« Le scénario idéal consiste à aménager une zone humide légèrement en aval du bassin de rétention. Un tuyau est placé au bon endroit dans le bassin de rétention, le reliant à la zone humide, et la gravité s’occupe du reste. Cette solution technique est très courante dans les stations municipales d’épuration des eaux usées. »
- Audrey Murray (Ph. D.), chercheuse scientifique, Agriculture et Agroalimentaire Canada
À l’instar de la conception d’une station d’épuration, l’efficacité du traitement des eaux usées agricoles améliore la qualité de l’eau à chaque étape supplémentaire, ce qui en fait une question de chiffres, où plus il y a d’étapes, meilleurs sont les résultats. Le bassin de rétention assure un prétraitement par sédimentation et digestion anaérobie, un processus naturel au cours duquel les micro-organismes décomposent la matière organique. La zone humide continue d’améliorer la qualité de l’eau grâce à des processus physiques et biologiques. Un étang de mélange servira d’étape finale de traitement où l’eau traitée est diluée avec l’eau propre de l’étang pour répondre aux normes de qualité et fournir une source d’irrigation supplémentaire pour les cultures.
L’application de ce concept unique aux fermes laitières n’a pas encore été étudiée au Canada, et Audrey Murray (Ph. D.) est à la recherche d’un agriculteur volontaire en Alberta pour participer au projet. Par contre, avant que la zone humide et le bassin de mélange puissent être aménagés sur une exploitation, Audrey Murray (Ph. D.) crée un modèle à échelle réduite pour prouver le concept.
Exploitation des mésocosmes
À la Ferme expérimentale de Harrington, sur l’Île-du-Prince-Édouard, Audrey Murray (Ph. D.) construit sa propre station d’épuration des eaux usées à une échelle beaucoup plus petite en utilisant des mésocosmes et les eaux usées des producteurs laitiers locaux. Un mésocosme est un système expérimental extérieur contrôlé conçu pour simuler un écosystème naturel, dans le cas présent.
Chaque mésocosme sera composé de divers matériaux de zones humides, tels que des plantes et des sols, afin de déterminer lesquels sont les plus efficaces pour traiter les eaux usées. D’autres résultats de recherche indiquent que les zones humides aménagées en lien avec des étangs de mélange peuvent traiter efficacement les eaux usées sur des périodes allant d’environ 3 jours à 2 semaines, selon les circonstances environnementales. Audrey Murray (Ph. D.) analysera la qualité de l’eau produite par chaque mésocosme et déterminera le concept idéal ainsi que le coût du système dans son ensemble avant de passer à une conception à grande échelle en Alberta.
Une fois le projet terminé, l’équipe espère disposer d’une feuille de route claire pour aider les producteurs laitiers à traiter leurs propres eaux usées de manière naturelle et à obtenir une source d’irrigation supplémentaire au moment où ils en ont le plus besoin. Audrey Murray (Ph. D.) espère que les producteurs laitiers pourront bientôt se dire que ce projet est vachement réussi.
Principales découvertes et principaux avantages
- Les fermes laitières n’ont souvent recours qu’à l’irrigation pour cultiver des aliments pour le bétail. Les sécheresses et les pénuries d’eau étant de plus en plus fréquentes ces dernières années, les agriculteurs ont moins d’eau à consacrer aux cultures, car ils priorisent l’utilisation de l’eau pour le bétail et les besoins domestiques.
- Audrey Murray (Ph. D.), scientifique à AAC, et d’autres chercheurs ont entamé un projet de cinq ans pour étudier un moyen de traiter naturellement les eaux usées des fermes laitières en aménageant une zone humide aménagée et un étang de mélange, afin que l’eau puisse être utilisée pour irriguer les cultures destinées à l’alimentation du bétail tout au long de la saison de croissance.
- À la Ferme expérimentale de Harrington, sur l’Île-du-Prince-Édouard, Audrey Murray (Ph. D.) construit sa propre station d’épuration des eaux usées à une échelle beaucoup plus petite en utilisant des mésocosmes et les eaux usées des producteurs laitiers locaux.
- Audrey Murray (Ph. D.) analysera la qualité de l’eau produite par chaque mésocosme et déterminera le concept idéal ainsi que le coût du système dans son ensemble avant de passer à une conception à grande échelle en Alberta.
- L’équipe recrute actuellement un agriculteur de l’Alberta pour participer au projet de recherche.
Photo gallery
Audrey Murray (Ph. D.) étudie les zones humides aménagées dans des fermes de l’Île-du-Prince-Édouard et espère qu’elles pourront être utilisées pour traiter les eaux usées des exploitations laitières en Alberta.
Avant de concevoir une zone humide à grande échelle en Alberta, Andrey Murray (Ph. D.) met le concept à l’essai dans des mésocosmes (voir ci-dessus) à la Ferme expérimentale de Harrington.