Le réacteur de culture qui a été utilisé comme racine du modèle. Crédit : Meiron Zollmann
Une nouvelle étude de l’Université de Tel Aviv et Université de Californie, Berkeley propose un modèle selon lequel l’implantation de fermes d’algues dans les estuaires des rivières réduit significativement les concentrations d’azote dans l’estuaire et prévient la pollution en milieu estuarien et marin. L’étude était dirigée par le doctorant Meiron Zollmann, sous la direction conjointe du professeur Alexander Golberg de la Porter School of Environmental and Earth Sciences et du professeur Alexander Liberzon du collège de génie mécanique de la faculté d’ingénierie Iby et Aladar Fleischman, Tél. Université d’Aviv. L’étude a été menée en collaboration avec le professeur Boris Rubinsky de la Faculté de génie mécanique de l’UC Berkeley. L’étude a été publiée dans la prestigieuse revue Biologie des communications .
Dans le cadre de l’étude, les chercheurs ont construit un grand modèle de ferme d’algues pour cultiver le ulve sp. macroalgues vertes dans l’estuaire de la rivière Alexander, à d’innombrables mètres du large. La rivière Alexander a été choisie parce que la rivière rejette de l’azote polluant des champs et des villes en amont à proximité dans la mer Méditerranée. Les données pour le modèle ont été recueillies sur deux ans à partir d’études de culture contrôlées.
Les chercheurs expliquent que l’azote est un engrais nécessaire pour l’agriculture, mais qu’il a un prix environnemental. Une fois que l’azote atteint l’océan, il se disperse de manière aléatoire, endommageant divers écosystèmes. En conséquence, l’État et les collectivités locales dépensent beaucoup d’argent pour réduire les concentrations d’azote dans l’eau, conformément aux conventions nationales et internationales qui limitent la charge d’azote dans les océans, y compris en Méditerranée et au-delà.
« Mon laboratoire recherche des procédés de base et développe des technologies pour l’aquaculture », explique le professeur Golberg. « Nous développons des technologies de culture d’algues dans l’océan afin de compenser le carbone et d’extraire diverses substances, comme par exemple des protéines et des amidons, pour offrir une alternative marine à la production agricole terrestre. Dans cette étude, nous avons montré que si les algues sont cultivées selon le modèle que nous avons développé, dans les estuaires des rivières, elles sont capables d’absorber l’azote pour se conformer aux normes environnementales et empêcher sa dispersion dans l’eau et ainsi neutraliser la pollution environnementale. De cette façon, nous produisons en fait une sorte d’« installation de décontamination naturelle » avec une valeur écologique et économique importante puisque les algues pourraient être vendues comme biomasse à usage humain.
Les chercheurs ajoutent que le modèle mathématique prédit les rendements agricoles et relie le rendement des algues et la composition chimique à la concentration d’azote dans l’estuaire. “Notre modèle permet aux agriculteurs marins, en plus des organismes gouvernementaux et environnementaux, de savoir, à l’avance, quel sera l’impact et quels seront les produits d’une grande ferme d’algues – avant d’établir la ferme elle-même”, ajoute Meiron. Zollman. « Grâce aux mathématiques, nous savons comment faire les ajustements concernant également les grandes exploitations agricoles et maximiser les avantages environnementaux, y compris la production des quantités de protéines souhaitées en agriculture. ”
« Il est très important de comprendre que le monde évolue vers l’énergie verte et que les algues peuvent être une source importante », ajoute le professeur Liberzon, « et pourtant aujourd’hui, il n’y a absolument aucune ferme ayant la capacité technologique et scientifique prouvée. Les barrières listées ci-dessous sont également scientifiques : Nous ne comprenons pas vraiment quel sera l’impact d’une immense ferme sur l’environnement marin. C’est comme passer d’un potager à l’extérieur de la maison à des champs sans fin d’agriculture industrielle. Notre modèle apporte quelques éléments de réponse, dans l’espoir de convaincre les décideurs que de telles exploitations seront rentables et respectueuses de l’environnement. De plus, vous pouvez imaginer des scénarios encore plus ambitieux. Par exemple, l’énergie verte : « Si nous savions utiliser les taux de croissance de l’énergie dans de meilleurs pourcentages, il serait possible de se lancer dans une croisière d’un an avec un kilogramme d’algues, sans carburant supplémentaire au-delà de la production de biomasse dans un milieu marin. ”
« Le lien intéressant que nous proposons ici est la culture d’algues au détriment du traitement à l’azote », conclut le professeur Golberg. « En fait, nous avons maintenant développé un outil de planification pour créer des fermes d’algues dans les estuaires afin de résoudre à la fois les problèmes environnementaux tout en produisant des avantages économiques. Nous fournissons la conception de fermes d’algues dans les estuaires des rivières contenant de grandes quantités de résidus azotés liés à l’agriculture pour réhabiliter l’estuaire et empêcher l’azote d’atteindre l’océan tout en faisant pousser l’algue elle-même pour la nourriture. Ainsi, l’aquaculture complète l’agriculture terrestre. ”
Référence : « Modélisation multi-échelle de la culture intensive de macroalgues et de la séquestration de l’azote marin » par Meiron Zollmann, Boris Rubinsky, Alexander Liberzon et Alexander Golberg, 7 juillet 2021, Biologie des communications .
DOI : 10. 1038 / s42003-021-02371-z
