Approche multicritère pour la sélection de plantes aquatiques en vue d’une exploitation rationnelle Multicriteria approach for the selection and a rational use of aquatic plants for wastewater treatment

Résumé

L’envahissement incontrôlé des plans d’eau par les plantes aquatiques est une problématique d’actualité, plus particulièrement dans les pays tropicaux, à cause du phénomène d’eutrophisation. Parmi les solutions proposées, une exploitation rationnelle de certaines plantes envahissantes comme source de biomasse valorisable, et comme agents de dépollution, est envisagée. Dans le cadre de cette étude, un accent particulier a été mis sur une sélection adéquate de plantes aquatiques visant un développement durable, se basant sur la capacité de cette plante à s’adapter à son milieu de culture avec un impact environnemental pratiquement nul. Pour cela, il est nécessaire que la plante sélectionnée puisse présenter des propriétés dépolluantes pouvant ramener l’écosystème à son état naturel d’origine et que le taux de croissance de cette plante soit contrôlé par une exploitation optimisée de la biomasse récoltée. La problématique envisagée s’est limitée à un nombre restreint de plantes aquatiques, fréquemment rencontrées dans les milieux eutrophisés, à savoir la jacinthe d’eau, les lentilles d’eau, la laitue d’eau, le papyrus et le chou de marais. Un choix et une hiérarchisation préalables des principaux critères d’évaluation ont permis, sur la base d’une analyse de satisfaction rigoureuse, d’opter pour la jacinthe d’eau, comme étant la meilleure alternative, présentant un grand pouvoir de fixation d’éléments polluants et un potentiel élevé en protéines et agents antioxydants, dans un contexte donné. Une exploitation judicieuse de cette plante dans un plan d’eau continuellement pollué ne posera plus de problèmes de rentabilité, étant donné que la productivité sera assurée par la récolte d’un excédent de jacinthes, deux ou trois fois par mois. Ceci permettra de mieux maîtriser le taux de recouvrement du plan d’eau par la plante aquatique, évitant ainsi une eutrophisation de celui-ci. La méthodologie adoptée peut être généralisée à d’autres plantes aquatiques et d’autres contextes.

Mots clés:

• jacinthe d’eau,
• plantes aquatiques,
• traitement des eaux usées,
• biomasse,
• analyse de satisfaction,
• aide multicritère

Abstract

Uncontrolled invasion of water bodies by aquatic plants, due to eutrophication, is a major environmental concern, especially in tropical countries. Most aquatic plants exhibit water-cleansing properties, but only some of them can be exploited as highly valuable sources of proteins and antioxidizing agents. In this regard, a rational exploitation of judiciously selected aquatic plants can provide low-cost technologies that combine increased biomass productivities and effective depolluting capacity, in a sustainable development context. In the present paper, we have considered some aquatic plants that usually grow in tropical countries, namely water hyacinth, duckweed, water lettuce, common papyrus and water spinach. To achieve a rigorous methodology that allows the rational exploitation of aquatic plants, attempts were made through a multicriteria analysis method to select the most adequate plant for this purpose. Furthermore, many criteria were selected and ranked, according to their impact upon the ecosystem in which the technology is to be implemented.

Among all the plants examined, water hyacinth displays the most interesting features, namely, a marked ability to remove pollutants from water (metallic cations, phosphate, nitrate, organic matter, etc.), and high contents in proteins and antioxidizing agents. It also displays an increased resistance towards eutrophic sites, along with an appreciable adaptability to environmental changes. Under suitable conditions, water hyacinth can also afford a considerable biomass productivity of about 200 tons dry weight/ha/year. Nevertheless, the main criterion in favour of this species is undoubtedly the high number of ways in which the water hyacinth biomass can be exploited. As a result, a rational exploitation of water hyacinth, and to lesser extent, of water lettuce or of duckweed, can be regarded as being a very convenient strategy. The main constraint in this regard must be a sustainable development that includes both environmental and socio-economical considerations.

In conclusion, the choice of an appropriate aquatic plant to depollute wastewaters in small settlements in tropical countries, using the satisfaction analysis method, seems to be a suitable tool for obtaining sustainable solutions, without major investments. Due to its high protein level, water hyacinth can be rationally exploited on the surfaces of eutrophic water bodies, by implementing a suitable control of the biomass excess, reducing thereby the environmental impact of such culture. The biomass excess can be optimized, regularly harvested (2 or 3 times per month) and then processed to obtain valuable protein extracts. In this way, the continuous eutrophication process of the water body will contribute to feed the plant growth.

Key words:

• water hyacinth,
• aquatic plants,
• wastewater treatment,
• biomass,
• satisfaction analysis method,
• multicriteria approach