Approvisionner la Saskatchewan en eau plus propre : une solution possible grâce aux déchets agricoles, selon un chercheur de la University of Saskatchewan

Assurer un approvisionnement en eau potable salubre à la population croissante de la planète est un objectif qui se reflète dans les plans de développement durable à long terme de presque tous les pays. Atteindre cet objectif en faisant preuve de créativité, c’est là une tout autre affaire. Bernd Steiger, étudiant de cycle supérieur à la University of Saskatchewan, tire parti de compétences spécialisées en chimie et de déchets produits sur place en Saskatchewan pour trouver une façon d’absorber les contaminants dans les réserves d’eau douce.

« Cette province peut être considérée comme le grenier du Canada, compte tenu de l’importance de son secteur agricole », indique M. Steiger. « Les déchets agricoles, par exemple la partie non comestible d’une plante, sont des sous-produits agricoles de qualité inférieure. La transformation de ces déchets en agents adsorbants spéciaux peut aider à créer une richesse supplémentaire pour l’agroéconomie de la Saskatchewan, tout en contribuant à la réalisation des objectifs de salubrité de l’approvisionnement en eau et de durabilité écologique. »

M. Steiger a recours à plusieurs principes de la « chimie verte », laquelle préconise d’éviter toute utilisation d’intrants chimiques ou énergétiques conventionnels. Lee Wilson, professeur au département de chimie du College of Arts and Science de la University of Saskatchewan, supervise les travaux du chercheur, qui est en voie d’obtenir son doctorat.

« Pour nous, la question était de savoir s’il est possible d’utiliser la biomasse disponible localement à l’échelle de la province, comme la paille et les écales d’avoine, comme base pour concevoir des matériaux bioadsorbants afin de remédier aux problèmes de salubrité de l’eau en Saskatchewan », explique M. Wilson.

M. Steiger étudie l’utilisation de sous-produits agricoles généralement non consommables, comme la paille de blé, le marc de café et les écales d’avoine, pour la fabrication de nouveaux matériaux adsorbants. Ce type de matériau permet à une substance dissoute de « se fixer » à sa surface, alors que les matériaux absorbants permettent à la substance de les traverser entièrement.

L’idée est de placer ces nouveaux matériaux adsorbants dans des milieux aquatiques contaminés par des substances telles que le plomb afin de retirer les contaminants de la source d’eau.

Dans le cadre de l’expérience, les matériaux de base — soit les déchets agricoles — ont été traités et combinés à d’autres matériaux pour créer de nouveaux produits adsorbants appelés composites. Ceux-ci ont alors été soumis à des tests dans un environnement simulé d’eaux usées contenant du plomb ou un autre type de polluant. Certains des composites mis à l’essai contenaient plus de déchets agricoles que d’autres, ce qui a donné lieu à des observations étonnantes, selon M. Steiger.

« En général, plus la teneur en déchets agricoles des composites était importante, plus le rendement des composites était élevé », explique-t-il. « Le faible apport d’énergie et de matériaux que nécessite notre méthode de production de composites illustre les possibilités uniques que peut offrir le traitement des déchets agricoles sur le plan de la durabilité. »

« Grâce à notre stratégie axée sur la chimie verte, nous avons pu valoriser de la biomasse de faible cout afin de remédier à la contamination par le plomb de l’eau potable », ajoute M. Wilson. « Les matériaux adsorbants mis au point par ce processus ont un potentiel prometteur. »

Les travaux réalisés par M. Steiger dans le laboratoire du professeur Wilson ont été documentés dans des articles publiés en 2022 et en 2023 dans les revues spécialisées Frontiers in Water et Industrial Crops and Products.

« En nous appuyant sur les travaux publiés, nous menons une étude sur les propriétés mécaniques et les contraintes [sur les matériaux] liées au transport, au stockage et aux applications de traitement des eaux », indique M. Steiger. « Les résultats contribueront à mettre cette technologie au service de l’industrie. »

D’autres expériences permettront de vérifier si le fait d’apporter des modifications physiques ou chimiques aux nouveaux matériaux adsorbants peut accroitre leur utilité ou nuire à celle‑ci.

La University of Saskatchewan est classée première au Canada en matière de recherche sur les ressources en eau, un domaine de recherche important qui la distingue des autres établissements. C’est d’ailleurs ce qui a motivé M. Steiger à poursuivre des études supérieures dans cette université, sous la direction du professeur Wilson.

« Contribuer à la durabilité écologique et à la qualité d’une ressource qu’on ne met pas assez en valeur et qu’on tient bien souvent pour acquise — à savoir l’eau potable — est pour moi une motivation essentielle », de conclure M. Steiger.

La recherche a été financée par une subvention à la découverte du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et par le programme de subventions de renforcement de la capacité du Global Water Futures, dirigé par le Global Institute for Water Security de la University of Saskatchewan.

Le présent article fait partie du dossier 2023 Young Innovators series préparé par le service Research Profile and Impact de la University of Saskatchewan en collaboration avec le quotidien Saskatoon StarPhoenix. Il a été adapté, traduit et publié avec la permission de la University of Saskatchewan.

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