Comment le caca humain peut sauver nos sols

Lina Zeldovich, BBC Future

Les nutriments contenus dans les déchets humains dérivent dans nos océans et nos décharges au lieu de retourner dans les sols. Mais on peut faire un meilleur usage du caca humain que de le jeter dans les égouts.

Un jour, j’étais assis sur une toilette biologique à Finca Gaia, une ferme biologique nichée au milieu de la forêt tropicale de Porto Rico.

À ma gauche, à travers les bâtons de bambou de ma cabine, je peux voir des avocatiers luxuriants et de grands plantains. Au-dessus de moi, les oiseaux gazouillent. En dessous de moi, contrairement à la plupart des toilettes que j'utilise, il n'y a pas de tuyaux ni de dédale d'égouts souterrains.

Avec un siège lisse, un papier toilette doux et l'odeur des tulipiers en fleurs, cette installation n'est pas différente de mes propres toilettes de New York sur le plan sensoriel. Mais son fonctionnement interne est complètement différent de celui des toilettes occidentales typiques. Lorsque j'ai terminé, il n'y a pas de levier à tirer. Au lieu de cela, j'ouvre une boîte pleine de copeaux de bois, je creuse avec une pelle et je les saupoudre sur ce que j'ai laissé dans le grand seau rangé sous le siège.

Manuel Perez, dont la famille est propriétaire de la ferme, a construit cette bio-toilette pour deux raisons. Tout d'abord, faire passer des tuyaux sous cette zone détruirait une partie de la jungle - Finca Gaia s'étend sur environ 14 hectares de forêt naturelle, loin des lignes d'égout municipales.

"Nous avons une incompréhension totale des déchets humains", dit Manuel Perez.

Deuxièmement, M. Perez croit fermement que ce que nous considérons comme des déchets humains est un produit parfait pour nourrir ses plantes et qu'il devrait être retourné à la terre. Une fois le seau rempli, il ajoute son contenu à une fosse de compostage, avec des feuilles mortes et d'autres déchets, qui deviendront finalement un sol riche et fertile. 

"Nous, les humains, avons une incompréhension totale des déchets humains. C'est un excellent engrais, plein de nutriments. Alors pourquoi gaspiller les déchets humains quand je peux les utiliser pour faire pousser mes arbres fruitiers ?" dit-il. 

Un ranch de forêt tropicale lointaine semble être un endroit approprié pour composter les excréments, mais ces idées de recyclage des excréments vont bien au-delà. Des fermes aux communautés hors réseau, des petits villages écologiques aux grandes villes, on assiste à un mouvement croissant en faveur de la valorisation de la production métabolique - plus communément appelée "excréments" - de notre corps, au lieu de faire tout simplement de notre mieux pour la détruire. 

Il y a plusieurs raisons à cela. Notre caca est, en effet, un engrais puissant, riche en nutriments, qui peut aider les plantes à prospérer. Le fait de le composter plutôt que de le jeter dans les toilettes permet également de réduire la consommation d'eau - une décision judicieuse à l'ère du changement climatique et des pénuries d'eau.

L'application du compost sur les terres réduit également le besoin d'engrais synthétiques, dont la fabrication nécessite des combustibles fossiles. (Le processus Haber-Bosch de synthèse de l'ammoniac, un engrais riche en azote, nécessite des températures de 400 à 650 °C et une pression extrêmement élevée, qui ne peuvent être atteintes que par l'utilisation de combustibles fossiles. Ce processus est à l'origine d'environ 1,8 % des émissions mondiales de CO2).

Le recyclage des excréments peut sembler peu conventionnel et peu hygiénique, mais il est de plus en plus reconnu comme une étape importante de l'assainissement et de l'économie circulaire - un processus de traitement et de transformation des déchets en un produit utilisable. 

"Ce sujet est superchaud en ce moment. Les gens se rendent compte que ce que nous faisons n'est pas durable, donc il y a beaucoup plus d'intérêt pour l'assainissement circulaire, spécifiquement aux États-Unis, mais aussi ailleurs", explique Kelsey McWilliams, fondatrice et directrice générale de Point of Shift, une entreprise basée à Philadelphie, qui conçoit des systèmes d'assainissement circulaire. 

Lorsqu'il est fait correctement, il s'agit d'une manière plus holistique et durable de traiter le problème mondial des déchets humains. Car la vérité crasseuse est que notre planète souffre d'une surcharge de caca humain. 

Avec sept milliards d'entre nous qui en rejettent une livre (450 g) par jour, nos déchets polluent l'environnement de différentes manières. Dans les pays en développement, qui manquent souvent d'infrastructures sanitaires industrielles cohérentes, ces eaux usées souvent non traitées s'infiltrent dans l'eau potable, provoquant des maladies diarrhéiques qui tuent encore un demi-million d'enfants par an. 

Lorsque nous cultivons continuellement nos aliments à certains endroits, mais que nous les mangeons et les excrétons à d'autres, nous finissons par redistribuer les nutriments sur la planète.

Mais si nous pensons avoir réglé le problème avec nos systèmes de traitement industriels, ceux-ci posent problème à un autre niveau. Ils contribuent à nous protéger contre des maladies comme le choléra et la dysenterie, mais ils causent un problème différent et global. Lorsque nous cultivons continuellement nos aliments dans certains endroits, mais que nous les mangeons et les excrétons dans d'autres, nous finissons par redistribuer les nutriments sur la planète. 

Voici ce qui se passe. Lorsque nos céréales, fruits et légumes poussent, ils prélèvent des nutriments - azote, phosphore, potassium - sur la terre. Lorsque nous mangeons ces aliments, nous absorbons certains de ces éléments, mais pas tous. En fait, le corps humain n'a besoin que d'une quantité relativement faible de ces éléments, de sorte que le reste finit par s'écouler dans nos excréments - un puissant trio d'engrais. 

Les stations d'épuration éliminent les bactéries pathogènes des effluents avant de les rejeter dans un plan d'eau voisin, mais ne les débarrassent généralement pas de ces nutriments (certains services publics plus avancés disposent toutefois de la technologie nécessaire).

Lorsque ces effluents riches en engrais s'écoulent dans les lacs, les rivières ou la mer, ils commencent à fertiliser toutes les mauvaises choses, provoquant la prolifération d'algues toxiques qui tuent les poissons. Ils étouffent les récifs coralliens.

Ils détruisent également les marais côtiers, des écosystèmes qui agissent normalement comme des éponges qui absorbent les marées montantes et nous protègent des ondes de tempête - un problème particulièrement critique à l'ère de la fonte des glaciers et de l'élévation du niveau de la mer. Une trop grande quantité d'azote entraîne une croissance excessive des marais, qui finissent par se transformer en vasières en décomposition. 

"Plus de 30 % des marais du monde sont fortement pollués par les eaux usées et des pourcentages variables de récifs coralliens sont également pollués", explique Stephanie Wear, écologiste marine et fondatrice de l'Ocean Sewage Alliance, une organisation à but non lucratif, dont le but de pousser les gens à nettoyer l'océan des déchets humains. "Et les récifs coralliens sont des écosystèmes délicats, donc même de petites quantités sont vraiment mauvaises pour eux."

Ce qui se passe avec les boues biosolides restantes est tout aussi laid. Parfois, ces boues sont brûlées. Parfois, elles sont séchées et mises en décharge avec les ordures, où elles pourrissent en libérant des gaz à effet de serre. Parfois, elles sont accumulées dans des "lagunes", euphémisme pour désigner d'énormes fosses d'aisance contenant des tonnes de déchets, qui sont parfois traitées mais peuvent aussi être laissées telles quelles, couvertes pour réduire l'odeur et empêcher les animaux sauvages ou les humains de tomber accidentellement dedans. 

Pendant ce temps, les terres agricoles s'épuisent après avoir donné des récoltes année après année, ce qui oblige les agriculteurs à acheter et à appliquer des engrais synthétiques, perpétuant ainsi le cycle brisé des nutriments. Plutôt que de restituer ces nutriments à la terre sous forme d'eaux usées compostées, nous les rejetons dans la mer, tout en fabriquant davantage d'engrais synthétiques pour réparer nos terres agricoles en voie d'épuisement. "Si vous regardez comment le système fonctionne, cela n'a aucun sens. Nous ne faisons que jeter de l'argent dans les toilettes", dit Mme Wear.

Pour mettre fin à la dérive des nutriments loin des sols, les humains doivent trouver des moyens de rediriger leurs eaux usées vers la terre, disent les experts. Tout le monde ne dispose pas d'une ferme où composter les déchets de son corps, bien sûr, mais il existe un certain nombre de nouvelles technologies qui peuvent fonctionner dans différents contextes et à différentes échelles, des maisons familiales aux immeubles d'habitation et aux grandes villes.

Mme McWilliams travaille avec des clients à petite échelle - éco-villages et campings - aux États-Unis pour concevoir des toilettes attrayantes, qui transforment les déchets en compost pouvant être utilisé pour fertiliser les arbres ou les parterres de fleurs. Elle travaille également avec des clients dans plusieurs réserves amérindiennes où les toilettes à chasse d'eau sont rares et où de nombreuses maisons utilisent des latrines ou des puisards. (Les Amérindiens sont 19 fois plus susceptibles que les Américains blancs de ne pas avoir de plomberie intérieure). 

"Mes clients veulent remplacer les lugubres toilettes portatives par quelque chose qui n'empeste pas, qui n'est pas rempli de mouches et de produits chimiques polluants, et qui peut être rendu à la nature", explique-t-elle. Tout comme l'approche de M. Perez, ses conceptions reposent sur la sciure de bois et les restes agricoles pour réduire les odeurs et lancer le processus de compostage. 

Les copeaux de bois et la sciure ne fonctionneront pas en milieu urbain, mais Epic Cleantec, basé à San Francisco, s'attaque au problème au niveau des immeubles d'habitation grâce à une technologie intelligente. Les eaux usées des résidents ne sont pas acheminées vers une station d'épuration, mais vers le système d'Epic Cleantec, qui sépare les solides de l'eau, purifiant suffisamment cette dernière pour qu'elle puisse être réutilisée pour arroser les plantes, tirer la chasse d'eau et même faire la lessive (mais pas pour être bue). Les biosolides séparés sont compactés dans des tambours à l'intérieur d'armoires spéciales à odeurs contrôlées et subissent ensuite un traitement thermique et d'oxydation qui tue les agents pathogènes.

L'un des avantages du système, c’est qu'il est beaucoup plus facile de décontaminer les boues avant que les agents pathogènes ne se multiplient de façon incontrôlée sur leur chemin vers la station, explique le directeur général et fondateur Aaron Tartakovsky. "Habituellement, les matières solides tourbillonnent dans les égouts pendant des heures ou des jours, de sorte que vous avez un taux de pathogènes extrêmement élevé. Nous les capturons quelques secondes après que quelqu'un a tiré la chasse d'eau, en sorte que nous ayons une fraction des agents pathogènes par rapport aux stations d'épuration", explique-t-il. 

Le résultat final est un produit de sol sec, sans odeur, riche en carbone et en azote. Jusqu'à présent, Epic Cleantec n'a utilisé ce "fumier humain" que dans une petite serre de recherche-développement pour mieux comprendre ses propriétés pédologiques, mais l'entreprise espère l'utiliser bientôt dans des parcs. "Nous sommes en pourparlers avec le service des parcs de la ville pour l'utiliser dans dans le cadre d'un projet pilote", explique M. Tartakovsky. Nous l'appelons "Soil by San Franciscans for San Franciscans".

Au niveau municipal, la société canadienne Lystek a mis au point une solution destinée à fonctionner à grande échelle. Lystek a construit un gigantesque mélangeur d'eaux usées doté d'une lame si tranchante qu'elle réduit en lambeaux tous les micro-organismes des eaux usées, laissant les agents pathogènes réglementés tels que E.coli et Salmonella en dessous des limites de détection réglementaires. La bouillie qui en résulte est chargée dans des camions qui l'injectent dans le sol des champs agricoles où pousse l'herbe destinée à nourrir les vaches.   

Le fondateur Ajay Singh, un scientifique de l'université de Waterloo, en Ontario, a mis au point le procédé après avoir appris que la plupart des déchets de sa ville étaient transportés par camion dans des endroits éloignés. 

"Ces camions à essence transportaient essentiellement de l'eau, car l'eau constitue 98 % des déchets liquides. Je voulais une meilleure utilisation de toutes ces ressources. Nous avons donc créé ce que nous appelons un smoothie d'eaux usées", explique-t-il. 

Cette technologie est déjà utilisée dans plusieurs villes du Canada, des États-Unis et du Moyen-Orient, desservant une population d'environ 1 700 000 personnes, selon l'entreprise.

"Nous considérons les biosolides comme de véritables multivitamines pour le sol", dit Lynne Moss.

Une autre entreprise, DC Water, une station d'épuration à Washington DC, traite le "rendement" de toute la capitale américaine. Elle rend les eaux usées inoffensives de tout pathogène en les faisant mijoter à 148 °C et en les comprimant. Les boues cuites sont pompées dans des biodigesteurs dans lesquels diverses bactéries les dévorent pendant plusieurs semaines, les transformant en une substance boueuse. Cette boue est ensuite séchée pendant trois semaines jusqu'à ce qu'elle atteigne la consistance d'un terreau, pour devenir un engrais appelé Bloom, vendu par l'organisation à but non lucratif BlueDrop.

Les agriculteurs achètent la plus grande partie de Bloom, mais les paysagistes et les entreprises de construction font partie également de la clientèle. Ces clients de gros achètent généralement par camions complets, mais Bloom est également disponible dans les magasins de détail, conditionné en sacs de 11 kg et 22 kg pour les jardiniers amateurs.

Les terrains de golf apprécient également Bloom en raison de sa teneur élevée en fer, qui donne à l'herbe une teinte verte riche et foncée, explique April Thompson, directrice du marketing et des ventes chez BlueDrop.

"Ce mois de mars, nous avons eu des ventes record, nous avons vendu plus à ce stade de 2022 que pendant toute l'année 2020. Nous avons déjà vendu 44 000 tonnes. Des fermes ont frappé à notre porte parce que les prix des engrais ont augmenté et parce que nous bénéficions d'un important bouche-à-oreille", dit-elle. Au printemps - la principale saison des engrais -, la demande était si forte que Bloom était complètement épuisé, et les agriculteurs attendaient qu’il en soit fabriqué davantage.

Il y a des raisons pour lesquelles les agriculteurs, en particulier les agriculteurs biologiques, apprécient le fumier. Les biosolides ne sont pas seulement riches en azote, potassium et phosphore, le trio essentiel des engrais. Ils contiennent d'autres nutriments dont les plantes ont besoin pour leur santé et leur croissance, comme le magnésium et le sodium, et aident les plantes à accumuler ces nutriments.

"Nous considérons que les biosolides sont vraiment des multivitamines pour le sol", explique Lynne Moss, spécialiste des biosolides chez Black & Veatch, une société d'ingénierie. "Ils contiennent naturellement du fer et du zinc, dont les plantes ont besoin, et que les agriculteurs doivent autrement ajouter au sol. Lorsque vous appliquez les biosolides sur les terres, vous obtenez également tous ces autres nutriments."

L'ajout de fumier modifie également la structure du sol, le rendant plus résilient, empêchant l'érosion et équilibrant l'humidité, explique M. Moss. Il rend la terre plus moelleuse, ce qui facilite le passage de l'eau. À l'inverse, en cas de sécheresse, cela l'aide aussi à retenir l'eau. Les sols moins compacts sont également plus souples, ce qui permet aux semis de prendre plus rapidement et de développer des racines plus fortes, produisant ainsi de meilleurs rendements. 

"Le principal problème auquel nous sommes confrontés aujourd'hui aux États-Unis et ailleurs est que la matière organique a été appauvrie par certaines de nos pratiques agricoles", explique M. Moss, ajoutant : "L'ajout de biosolides peut restaurer cette matière organique, ce qui apporte toutes sortes d'avantages." Une étude récente a révélé que l'application de biosolides peut remplacer l'utilisation d'engrais synthétiques dans les sols tropicaux infertiles.

Un autre défi est le tabou qui persiste autour du sujet - beaucoup de gens n'aiment pas parler des eaux usées.

Tout cela signifie que les déchets et le rétablissement de l'agriculture circulaire peuvent résoudre toute une série de problèmes à la fois. Elle détourne la pollution de l'océan, tout en contribuant à reconstituer nos sols et à réduire l'utilisation des engrais synthétiques. 

Pourquoi tous les bâtiments et toutes les municipalités n'ont-ils pas adopté ces technologies intelligentes ? L'argent est l’un des obstacles : les technologies durables (surtout les nouvelles) nécessitent un financement, et les municipalités, qui dépendent de l'argent des contribuables, ont des budgets limités. 

Un autre défi est le tabou qui entoure encore le sujet - beaucoup de gens n'aiment tout simplement pas parler des eaux usées. Et il y a aussi quelques défis environnementaux. Par exemple, pour être épandues sur les terres aux États-Unis, les boues doivent être conformes à ce que l'Agence américaine de protection de l'environnement appelle une "qualité de classe A". Cela signifie qu'elles doivent être exemptes ou ne contenir que des quantités insignifiantes de divers polluants, notamment de métaux lourds, de produits pharmaceutiques ou de "produits chimiques éternels" nocifs.

Les stations d'épuration qui traitent les effluents des usines industrielles risquent donc de ne pas produire des boues suffisamment propres. Pourtant, de nouvelles technologies peuvent contribuer à résoudre ces problèmes. 

En fin de compte, les technologies émergentes pour recycler les déchets humains peuvent nous aider à rétablir une agriculture plus circulaire que nos modes de vie modernes ont perdue. 

"Je vois cela comme une opportunité d'avoir le système de recyclage ultime. Vous mangez la nourriture, vous l'excrétez et ensuite vous capturez les ressources de cette excrétion - et les utilisez pour cultiver à nouveau de la nourriture", dit Mme Wear.

"Nous ne disposons pas de ressources infinies sur cette planète, nous devons donc commencer à les récupérer et à les réutiliser", conseille-t-elle.