Émissions de gaz à effet de serre et d’ammoniac issues de systèmes de culture de lentilles d’eau utilisant du lisier dilué

Transformer les déchets agricoles en protéines utiles

L’agriculture moderne produit d’énormes quantités de fumier animal, qui peuvent libérer des gaz réchauffant le climat et provoquer une pollution azotée dans l’air et l’eau. Cette étude explore une idée intrigante : utiliser de petites plantes flottantes appelées lentilles d’eau pour convertir du lisier de vache dilué en protéines de haute qualité, tout en vérifiant si ce système réduit réellement les émissions ou se contente de les transformer. Le travail importe pour quiconque s’intéresse à une alimentation respectueuse du climat, à un air plus propre dans les régions agricoles et à de nouvelles façons de recycler les nutriments plutôt que de les perdre.

Petites plantes flottantes au fort potentiel

Les lentilles d’eau forment un groupe de plantes très petites et à croissance rapide qui forment des nappes vert vif à la surface des eaux calmes. Elles sont riches en protéines et ont déjà été testées comme aliment pour porcs, volailles, poissons et même pour l’alimentation humaine. Parce que les lentilles d’eau prospèrent dans des eaux riches en nutriments, certains chercheurs y voient un moyen de « remonter » l’azote du fumier animal en protéines de valeur, plutôt que de laisser cet azote s’échapper sous forme de pollution. Jusqu’à présent, presque rien n’était connu sur les gaz à effet de serre et l’ammoniac émis lorsque les lentilles d’eau sont cultivées directement sur du lisier dilué en conditions extérieures réelles.

Comment les bassins extérieurs de lentilles d’eau ont été testés

Les chercheurs ont installé dix grands bacs extérieurs remplis de lisier bovin dilué, mimant des bassins de lisier peu profonds à la ferme. La moitié des bacs était recouverte d’une couche de la lentille d’eau Lemna minor, tandis que les autres contenaient seulement du lisier. Ils ont mené deux expériences d’une semaine : l’une où les mesures de gaz ont été effectuées dans l’obscurité pour simuler la nuit, et l’autre dans la lumière pour simuler le jour. À plusieurs reprises chaque jour, ils ont scellé des couvercles sur les bacs, brassé l’air au‑dessus du lisier avec de petits ventilateurs et prélevé des échantillons pour mesurer le méthane, le dioxyde de carbone, le protoxyde d’azote et l’ammoniac. En parallèle, ils ont suivi la vitesse de croissance des lentilles d’eau et la quantité de protéines produites.

Que sont devenus les gaz

Les mesures de gaz ont montré un tableau mitigé. Le méthane, un puissant gaz à effet de serre issu du fumier, était élevé dans les premières heures après le démarrage des systèmes mais a ensuite chuté fortement dans tous les bacs, presque jusqu’à zéro après quelques jours, que les lentilles d’eau soient présentes ou non. Le dioxyde de carbone s’est comporté comme attendu pour une plante photosynthétique : à la lumière, les bassins de lentilles d’eau ont prélevé du dioxyde de carbone de l’air, tandis que dans l’obscurité ils en ont rejeté par respiration, mais globalement ils ont joué le rôle de puits de carbone. L’ammoniac, qui contribue à la pollution atmosphérique et peut nuire aux écosystèmes en aval des exploitations, a été réduit de plus de 80 % lorsque les lentilles d’eau recouvraient le lisier, agissant comme un couvercle vivant qui absorbe l’azote et bloque physiquement son évaporation.

Le coût caché : un autre gaz puissant

La bonne nouvelle concernant l’ammoniac s’accompagne d’un inconvénient important. Les bassins couverts de lentilles d’eau ont émis beaucoup plus de protoxyde d’azote que le lisier seul, aussi bien à la lumière que dans l’obscurité. Le protoxyde d’azote est un gaz à effet de serre qui, molécule par molécule, réchauffe la planète bien plus que le dioxyde de carbone. Les chercheurs ont observé des concentrations croissantes de certaines formes d’azote dans l’eau, ce qui indique une activité microbienne plus intense sous la nappe de lentilles d’eau, accélérant probablement la chaîne de réactions qui transforme l’ammonium en protoxyde d’azote. En d’autres termes, le système semble avoir échangé une voie de perte d’azote (ammoniac vers l’air) contre une autre (protoxyde d’azote), plutôt que de résoudre simplement le problème.

Quelle est l’empreinte climatique des protéines de lentilles d’eau ?

En combinant les émissions de gaz et le rendement en protéines, l’équipe a estimé l’empreinte climatique des protéines de lentilles d’eau cultivées sur lisier. Selon le temps et le taux de croissance, ils ont trouvé des valeurs comprises entre environ 3,5 et 6,5 kilogrammes d’équivalent dioxyde de carbone par kilogramme de protéine. Cette fourchette chevauche celle de cultures de plein champ bien gérées comme la féverole et l’orge, même si les lentilles d’eau dans ces essais n’ont pas encore atteint leur taux de croissance potentiel. Une croissance plus rapide diminuait l’impact climatique par unité de protéine, montrant que l’amélioration de la productivité est un levier clé pour de meilleures performances climatiques.

Ce que cela signifie pour les fermes de demain

Pour un lecteur non spécialiste, le message principal est que des bassins de lentilles d’eau sur lisier dilué pourraient devenir un moyen prometteur de transformer les déchets agricoles en protéines produites sur place tout en séquestrant du carbone et en réduisant fortement les émissions d’ammoniac. Dans le même temps, le système augmente actuellement les émissions de protoxyde d’azote, un enjeu climatique sérieux. Les auteurs soutiennent que comprendre les microbes et les niveaux d’oxygène dans la mince couche d’eau sous la nappe de lentilles d’eau sera crucial pour concevoir des moyens de limiter ce gaz — par une meilleure conception des bassins, une gestion adaptée ou des traitements complémentaires. Si ces obstacles peuvent être surmontés, les petites lentilles d’eau pourraient aider les élevages à boucler leurs cycles d’azote et fournir des protéines avec un coût climatique comparable, voire inférieur, à celui de nombreuses cultures conventionnelles.

Citation: Stadtlander, T., Gomez, D.M., Müller, R. et al. Greenhouse gas and ammonia emissions from duckweed cultivation systems using diluted liquid manure. Sci Rep 16, 9887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39270-4

Mots-clés: lentilles d’eau, lisier, gaz à effet de serre, émissions d’ammoniac, protéine durable