Rififi sur les nitrates

L'accumulation des nitrates pose un sérieux problème de santé aux poissons qui vivent dans le «Saint-Laurent marin», au Biodôme de Montréal. Ces nitrates proviennent de la nitrification des excréments des animaux. Ils sont si solubles que les systèmes de filtration sont incapables de les éliminer. Le Biodôme a appelé à la rescousse des microbiologistes de l'Institut Armand-Frappier et des ingénieurs de l'École polytechnique. Ces spécialistes veulent combattre les nitrates à l'aide de bactéries.

Journaliste: Claude D'Astous Réalisatrice: Chantal Théorêt

On se croirait sur les rives du golfe du Saint-Laurent. Les oiseaux, les invertébrés marins et les poissons abondent. Pourtant, nous sommes au Biodôme de Montréal, où on a reconstitué, dans un bassin contenant 3 millions de litres d'eau de mer, l'écosystème du Saint-Laurent marin. Aujourd'hui, les habitants de cet énorme aquarium sont en sécurité, mais, il n'y a pas si longtemps, ils étaient sur le point de s'empoisonner.

L'ennemi, c'était et c'est toujours les nitrates. Un ennemi silencieux, qui s'est introduit peu à peu dans le milieu, caché dans les excréments des animaux. Bien sûr, la plus grande partie des particules indésirables est filtrée par d'énormes cuves de sable cachées dans le ventre du Biodôme. Ici, la totalité de l'eau du bassin est épurée à toutes les 90 minutes. Il y a aussi les hommes-grenouilles. Ils font le ménage et aspirent les déchets qui se sont déposés sur les parois. Mais les nitrates, parce qu'ils sont solubles dans l'eau, échappent aux hommes-grenouilles et aux nombreux filtres.

L'idéal aurait été de changer l'eau. Mais c'est de l'eau salée, et comme la mer est loin, il aurait fallu la reconstituer à partir d'eau douce et de différents sels. Pas une mince affaire! Sans compter que cette coûteuse vidange posait un problème moral aux gens du Biodôme. «Le fait de changer l'eau signifiait tout simplement d'envoyer une pollution au fleuve, de transférer une pollution ailleurs, et ça, ce n'est pas dans la philosophie du Biodôme», soutient Serge Parent, un responsable du Biodôme.

En 1998, le Biodôme s'est équipé d'un système de dénitrification. Dans une cuve, appelée réacteur, les nitrates étaient éliminés par des bactéries. Celles-ci respiraient l'oxygène des molécules de nitrates et libéraient les atomes d'azote sous la forme d'un gaz inoffensif. Malheureusement, ce système s'est avéré peu efficace. Le niveau de nitrates était trop élevé pour le système.

C'est alors que sont entrées en scène deux équipes de chercheurs de l'Institut Armand-Frappier et de l'École polytechnique de Montréal. À la tête des équipes de recherche appelées à la rescousse, le spécialiste en biologie moléculaire, Richard Villemure. Pour lui, l'eau du bassin était déjà porteuse du remède. «Il ne faut pas oublier que dans le bassin Saint-Laurent, il y a des invertébrés, mais aussi une flore microbienne importante qui apporte toutes sortes de transformations de déchets.» Or, dans le réacteur, ces précieuses bactéries souffraient de carence en fer. Le Biodôme a alors ajouté des minéraux, et cela a augmenté leur performance.

Mais il fallait faire plus. Les employés du Biodôme ont donc cherché à mieux connaître ces bactéries mystérieuses qui peuplent le réacteur. Ils en ont retrouvé une quinzaine d'espèces. Ils y ont même découvert une toute nouvelle bactérie: une primeur mondiale à laquelle ils ont donné le nom du Biodôme, Nitratireductor aquibiodomus. Toutes ces bactéries vivent en étroite interaction.

Autre surprise: les protozoaires. Sur les billes qui abritent la microflore, 30 % de la biomasse est constituée de protozoaires, des dévoreurs de bactéries. Sont-ils utiles pour la dénitrification? Pendant que les chercheurs de l'Institut Armand-Frappier ont tenté de percer ce mystère de la microflore, ceux de l'École polytechnique ont recherché la bille idéale au développement des bactéries. Au départ, la bille originale était une petite éponge. «Le problème de cette bille, c'est qu'elle était très friable, explique Pierre Juteau. Cette éponge pouvait facilement se défaire et pouvait facilement passer à travers les grilles. On a alors adopté cet anneau de plastique, qui n'est pas aussi friable. Son désavantage est qu'il se bouche rapidement.» En effet, la flore microbienne ne s'est pas contentée de former une pellicule sur les parois, sa biomasse a rempli tous les trous, diminuant ainsi sa surface de contact avec l'eau et sa capacité de respirer l'oxygène des nitrates. Autre problème, le brassage. Les anneaux de plastique avaient tendance à s'agglutiner dans le haut du réservoir et perdaient de leur efficacité. Il fallait trouver mieux.

On s'est tourné vers des billes plus grosses, plus ouvertes, plus difficiles à boucher. Le choix ne manquait pas: des cylindres, des globes, des rondelles… On a testé ces billes pour vérifier leur hydrodynamisme, leur capacité à bien circuler dans un bassin rempli d'eau. Après ces tests, deux billes se sont démarquées. Mais les bactéries, elles? Laquelle des deux préféreront-elles pour respirer les nitrates? Les tests sont en cours.

La bille gagnante devrait bientôt virevolter dans le réacteur et faire le bonheur des bactéries, qui élimineront encore plus de nitrates. Poissons et invertébrés ne s'en porteront que mieux. Une fois au point, cette technologie pourra être exportée et vendue à d'autres grands aquariums à travers le monde.

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