Bioremédiation des effluents alcalins de la tortilla par Haematococcus pluvialis en laboratoire et en bassin en canal de 100 L

Transformer les eaux usées de tortilla en ressource

Chaque jour au Mexique, des millions de tortillas sont préparées selon une méthode ancienne appelée nixtamalisation. Ce procédé génère un effluent fortement alcalin appelé nejayote. Généralement perçu comme un déchet problématique susceptible de polluer rivières et lacs, le nejayote est pourtant riche en nutriments. Cette étude examine comment un organisme microscopique d’eau douce, la microalgue verte Haematococcus pluvialis, peut transformer ce problème en opportunité : épurer l’eau tout en produisant une biomasse riche en nutriments utilisable comme engrais ou aliment pour animaux.

Pourquoi les eaux usées du maïs sont un problème caché

La nixtamalisation améliore la saveur et la valeur nutritionnelle du maïs, mais elle génère d’importants volumes d’eaux usées—plus de 14 millions de mètres cubes par an rien qu’au Mexique. Ce liquide est fortement alcalin, trouble et chargé en matière organique, azote, phosphore et solides en suspension. Déversé sans traitement dans les drains ou les cours d’eau, il favorise les proliférations algales, réduit l’oxygène dissous et nuit à la faune aquatique. Les grands producteurs industriels ont commencé à utiliser des filtres et des systèmes de traitement avancés, mais les petites et moyennes tortillerías ne peuvent souvent pas se permettre ces technologies. En conséquence, la majeure partie du nejayote sort encore des ateliers sans traitement, créant une charge environnementale diffuse mais importante.

Utiliser de petites algues comme équipes de nettoyage naturelles

L’équipe de recherche s’est tournée vers les microalgues, qui prospèrent dans des eaux riches en nutriments tout en absorbant l’excès d’azote, de phosphore et de carbone organique. Parmi cinq espèces candidates, Haematococcus pluvialis s’est distinguée par sa capacité à survivre et à bien se développer dans du nejayote non dilué. Pour aider cette algue à supporter un tel milieu extrême, les scientifiques ont d’abord « renforcé » la culture en l’exposant brièvement aux rayons UV-C, tuant la plupart des cellules et sélectionnant les survivantes les plus résistantes. Ils ont ensuite augmenté progressivement la proportion de nejayote dans le milieu de culture—de 15 % jusqu’à 100 %—jusqu’à acclimatation complète des algues. Cette préparation soigneuse a permis aux microalgues de considérer le nejayote non pas comme un poison, mais comme une source de nourriture.

Des flacons de laboratoire à un bassin en canal dans une serre

Passer d’un petit flacon de laboratoire à un bassin en canal de 100 litres ne consiste pas à tout simplement tout agrandir. Les algues ont besoin d’un échange gazeux suffisant—en particulier pour l’élimination de l’oxygène et l’apport de dioxyde de carbone—pour croître régulièrement et continuer à traiter les eaux usées. Les chercheurs ont utilisé une grandeur d’ingénierie pratique appelée « kLa apparent », qui reflète l’efficacité des transferts gazeux entre l’air et le liquide. En mesurant cette valeur dans un petit flacon puis en adaptant l’agitation et la vitesse des roues à aubes dans un bioréacteur de 5 L et un bassin ouvert de 100 L, ils ont cherché à maintenir des conditions de transfert de gaz comparables à chaque échelle. Les mesures dans le bassin ont montré que le brassage était plus intense près de la roue à aubes et plus faible plus loin, révélant que les bassins réels se comportent davantage comme des canaux en écoulement que comme des réservoirs parfaitement agités.

Jusqu’où l’eau devient-elle propre ?

En conditions contrôlées de laboratoire, les algues adaptées ont donné de bons résultats. Elles ont éliminé environ 96 % de l’azote total, pratiquement 100 % du phosphore et plus de 92 % de la demande chimique en oxygène (DCO), mesure de la pollution organique. Lors du transfert du procédé au bassin en canal extérieur de 100 L, l’abattement est resté élevé mais a légèrement diminué : environ 87 % pour l’azote, 99 % pour le phosphore et 90 % pour la DCO. Cette baisse s’explique principalement par l’évaporation qui concentre les polluants restants et par les variations de lumière et de température en extérieur. Tandis que l’azote et le phosphore sont descendus en dessous des limites de rejet mexicaines, la DCO est restée au‑dessus des seuils réglementaires. Les auteurs suggèrent d’ajouter des étapes de finition simples, comme la coagulation avec des floculants naturels ou une filtration sur charbon actif, pour polir l’eau et satisfaire aux normes.

Des eaux usées à la biomasse utile

Outre l’assainissement de l’eau, le procédé a produit une quantité notable de biomasse microalgale. L’analyse a montré que ce matériau séché était riche en protéines et minéraux, en particulier en calcium, ce qui en fait un ingrédient potentiel pour des biofertilisants ou des aliments pour animaux. En laboratoire, les algues contenaient presque 39 % de protéines, chiffre qui a chuté à environ 27 % dans le plus grand bassin extérieur, tandis que la teneur en minéraux (mesurée comme cendres) est passée d’environ 31 % à 47 %. L’augmentation des minéraux reflète la forte teneur naturelle en calcium du nejayote et l’effet de concentration dû à l’évaporation. Bien que des métaux traces soient présents, leurs niveaux étaient faibles, et les auteurs notent que de simples lavages ou d’autres post‑traitements pourraient encore améliorer la sécurité et la qualité.

Une voie pratique vers une production de tortilla plus propre

Pour le non‑spécialiste, l’essentiel est qu’une plante microscopique peut transformer un effluent problématique de l’industrie agroalimentaire en eau plus propre et en un sous‑produit utile. En entraînant et en passant à l’échelle Haematococcus pluvialis de manière soignée, les chercheurs montrent que les petites et moyennes tortillerías pourraient, en principe, adopter un système en bassin relativement simple s’inscrivant dans un modèle de bioéconomie circulaire. Bien qu’une étape de polissage supplémentaire soit encore nécessaire pour atteindre pleinement les normes de rejet, l’étude démontre une base robuste et évolutive pour une production de tortillas plus verte, protégeant les cours d’eau tout en générant de la valeur à partir de ce qui était auparavant un simple déchet.

Citation: Najar-Almanzor, C.E., García-Cayuela, T., Gutierrez-Uribe, J. et al. Bioremediation of alkaline corn wastewater with Haematococcus pluvialis under laboratory and 100 L raceway pond conditions. Sci Rep 16, 5340 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35251-9

Mots-clés: eau de nejayote, bioremédiation par microalgues, Haematococcus pluvialis, bioéconomie circulaire, transformation du maïs