KILLING TWO les oiseaux avec une pierre sont un objectif souhaitable, mais rarement réalisable. Cependant, Dinesh Mohan de l’Université Nehru, à Delhi, pense qu’il a peut-être trouvé comment le faire dans le cas d’une paire de problèmes environnementaux locaux. Le premier est le risque d’incendie dans les forêts de pins masquant les contreforts de l’Himalaya. L’autre est la pollution par les métaux lourds, en particulier le plomb, d’une partie de l’approvisionnement en eau du pays.

Le risque d’incendie provient des feuilles en forme d’aiguille des pins. Ces caries ne se décomposent que lentement une fois perdues et s’accumulent ainsi au sol en couches épaisses et inflammables. Ils ne sont pas seulement un risque d’incendie. Ils ralentissent également la reconstitution des eaux souterraines et rendent le sol plus acide qu’il ne le serait autrement, décourageant la croissance de l’herbe et d’autres plantes non arboricoles.

Le risque de pollution provient du plomb dérivé des carburants, des vieilles conduites d’eau et de la peinture. La pollution par les métaux lourds n’est en aucun cas le seul problème de qualité de l’eau auquel l’Inde est confrontée, mais c’est l’un des plus pernicieux. Comme de nombreux autres pays, l’Inde a adopté la teneur maximale en eau potable pour le plomb fixée par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). C’est dix microgrammes par litre. En 2014 (l’année la plus récente pour laquelle des données sont disponibles), la Commission centrale des eaux du pays a signalé des concentrations supérieures à ce seuil dans 47 de ses 387 stations de surveillance de la qualité de l’eau des rivières.

La solution simultanée des deux problèmes, proposée par le Dr Mohan dans un article en ACS Omega, est simple et élégant. C’est d’utiliser les aiguilles pour nettoyer l’eau.

Une façon d’extraire les métaux lourds comme le plomb de l’eau polluée est de faire passer cette eau à travers des filtres à charbon. Le charbon de bois, ou «biochar», comme il est maintenant à la mode dans les milieux environnementaux, est un matériau poreux et amorphe, qui plie ainsi une grande surface en un petit volume. Il est composé en partie de carbone élémentaire, mais cela s’accompagne de nombreuses molécules organiques telles que les acides gras, les phénols et les quinones, ainsi que de sels de potassium, de magnésium et de calcium, tous laissés pour compte de son existence antérieure en tant que matière végétale.

De nombreux ions de métaux lourds réagissent avec enthousiasme à certains groupes d’atomes contenant de l’oxygène qui font partie des molécules organiques et s’y collent donc. Ils échangent également des places avec des ions potassium, magnésium et calcium grâce à un processus appelé échange d’ions. Le résultat est que le biochar est efficace pour extraire des polluants comme le plomb de l’eau. Et une fois qu’un filtre a été saturé avec la substance, il serait simple de le remplacer, de retirer le plomb accumulé à l’aide d’acide nitrique, puis de brûler ou de vider le biochar épuisé.

Le Dr Mohan savait déjà, grâce à des travaux antérieurs, que le biocharbon de pin est un agent efficace pour éliminer le plomb de l’eau. Mais le bois de pin est une denrée précieuse, alors il s’est demandé s’il pouvait réaliser une astuce similaire en utilisant un autre produit forestier – qui n’a actuellement aucune valeur, à savoir les aiguilles de pin. Pour tester cette idée, lui et ses collègues sont allés chercher des aiguilles dans les forêts de l’État d’Uttarakhand, au nord-est de Delhi. Ils ont rendu leurs dépouilles au laboratoire, divisé les aiguilles en lots et carbonisé les lots dans un four électrique à des températures allant de 350 à 750 ° C.

Les expériences ont suggéré que le matériau carbonisé à 550 ° C extrait le plomb plus efficacement, et l’examen a montré que ce matériau avait la plus grande surface interne par gramme (déterminée par une technique qui mesure la capacité d’une substance à adsorber les gaz), et le niveau optimal de carbonisation nécessaire pour préserver les composés organiques qui captent les métaux. Ils ont découvert que la meilleure température pour le processus était de 35 ° C – juste sous la chaleur corporelle, et aussi ambiante, au moins en été, dans la vaste plaine au sud de l’Himalaya à travers laquelle le Gange, l’un des fleuves les plus pollués sur la planète, coule.

Il est difficile de dire si ces observations de laboratoire peuvent être transformées en un processus pratique. Des lits de filtration spéciaux devraient être construits dans des usines de traitement de l’eau – installations dont l’Inde est en tout cas terriblement insuffisante. Mais il ne manque pas de matière pour réaliser le biochar.

Un hectare moyen de forêt de conifères himalayens produit plus de six tonnes d’aiguilles par an. Le processus de carbonisation réduirait cela à deux tonnes, mais c’est toujours un rendement équitable. La quantité de ce feuillage tombé devrait être enlevée pour réduire le risque d’incendie et obtenir les autres avantages potentiels, et quels autres effets cela pourrait avoir sur l’écologie locale, restent à déterminer. Mais le travail du Dr Mohan montre comment le coût de cette suppression pourrait être transformé en un avantage apprécié par tous.■

Cet article est paru dans la section Science & technologie de l’édition imprimée sous le titre « Pining for water »