Appelant à de nouvelles lois sur la gestion de l’eau dans le monde entier, une équipe de chercheurs de diverses universités du monde entier a affirmé que les colorants synthétiques qui pénètrent dans les eaux usées peuvent constituer une menace pour la santé écologique et humaine.
Selon l’étude, les colorants largement utilisés dans les industries textile, alimentaire et pharmaceutique constituent une « menace pressante » pour la santé des plantes, des animaux et des humains, ainsi que pour les environnements naturels du monde entier.
Des milliards de tonnes d’eaux usées contenant des colorants pénètrent dans les systèmes d’eau chaque année, et maintenant un groupe de chercheurs du Royaume-Uni, de Chine, de Corée et de Belgique a déclaré que de nouvelles technologies durables, y compris une nouvelle filtration à l’échelle nanométrique à base de membranes, sont nécessaires pour résoudre le problème.
De plus, les chercheurs ont déclaré qu’une loi est nécessaire pour obliger les producteurs industriels à éliminer les colorants avant qu’ils n’atteignent les systèmes d’égouts publics ou les cours d’eau.
Publié dans Nature Reviews Terre & Environnement, l’étude intitulée « Impacts environnementaux et assainissement des eaux usées contenant des colorants » a été rédigée par des universitaires de l’Université de Bath, de l’Académie chinoise des sciences, de l’Université d’agriculture et de foresterie du Fujian, de l’Institut coréen de technologie de l’énergie (KENTECH) et de la KU Leuven, en Belgique.
L’étude a révélé qu’à l’heure actuelle, jusqu’à 80 % des eaux usées industrielles contenant des colorants créées dans les pays à revenu faible ou intermédiaire sont rejetées dans les cours d’eau sans traitement ou utilisées directement pour l’irrigation. Les auteurs ont poursuivi en notant que cela pose « un large éventail de menaces directes et indirectes pour la santé humaine, animale et végétale ».
Malgré ces menaces « graves » pour la santé et les écosystèmes, les auteurs ont constaté qu’il y avait « des infrastructures, des investissements et des efforts réglementaires inadéquats » pour rendre l’utilisation des colorants plus durable ou pour traiter les eaux usées contenant des colorants.
« Les colorants créent plusieurs problèmes lorsqu’ils atteignent les systèmes d’eau, allant de l’arrêt de la lumière atteignant les micro-organismes qui sont le fondement de nos chaînes alimentaires, empêchant leur reproduction et leur croissance, à des conséquences plus directes comme les effets toxiques sur les plantes, les sols, les animaux et les humains », a déclaré le Dr Ming Xie, maître de conférences au département de génie chimique de l’Université de Bath (Royaume-Uni). L’OMS estime qu’une approche multidimensionnelle est nécessaire pour lutter contre ce problème.
« Il existe plusieurs façons potentielles d’éliminer les colorants de l’eau, notamment des techniques chimiques, biologiques et membranaires, mais différents colorants nécessitent des approches différentes, et une fois qu’ils atteignent les systèmes d’eaux usées, les processus de traitement peuvent être très énergivores », a poursuivi le Dr Xie.
Déclarant qu’un effort réglementaire mondial est nécessaire pour empêcher les colorants d’atteindre les eaux usées ou d’autres systèmes d’eau tels que l’irrigation, le Dr Xie a suggéré qu’« une solution serait de passer du concept de méthodes de traitement centralisées ou régionales à un traitement décentralisé et spécifique au site à la source, en obligeant les industries à éliminer les colorants des eaux usées qu’elles créent avant qu’elles n’atteignent les systèmes publics d’eau ».
L’utilisation d’un colorant synthétique
Découvert pour la première fois en 1865, le Mauveine, le premier colorant synthétique organique, a été découvert en 1865, ce qui a permis la création de l’industrie mondiale de la teinture. Depuis lors, plus de 10 000 types de colorants différents ont été synthétisés, avec une production mondiale annuelle estimée aujourd’hui à un million de tonnes.
Les colorants sont utilisés dans les industries du caoutchouc, du tannage du cuir, du papier, de l’alimentation, des produits pharmaceutiques et des cosmétiques, tandis que le plus grand utilisateur, l’industrie textile, consomme 80 % des colorants synthétiques produits et génère environ 70 milliards de tonnes d’eaux usées contenant des colorants chaque année.
Impact sur la chaîne d’approvisionnement alimentaire
L’étude a révélé que les rejets combinés de la Chine, de l’Inde et du Bangladesh s’élèvent à environ 3,5 milliards de tonnes d’eaux usées textiles chaque année. « La contamination de l’eau est aggravée par les colorants synthétiques, ce qui, compte tenu des problèmes de rareté de l’eau, fait des colorants un enjeu environnemental et de développement durable fondamental », expliquent les chercheurs.
« Les colorants non traités provoquent la coloration des plans d’eau, réduisant le degré de lumière visible qui traverse la couche superficielle, ce qui entrave la photosynthèse des plantes aquatiques et crée des impacts tout au long de la chaîne alimentaire. »
Cependant, les microalgues, qui constituent la base de la chaîne alimentaire aquatique, seraient les « plus sensibles » à la réduction de la photosynthèse, ce qui les fait souffrir d’inhibition de la croissance et de déformation cellulaire lorsqu’elles sont exposées à un colorant synthétique. Cet effet, ainsi que la suppression du transfert d’énergie et de nutriments vers le haut de la chaîne alimentaire, pourrait entraîner la dégradation d’écosystèmes aquatiques entiers, a expliqué l’équipe.
De plus, les effets ont également été observés chez les poissons, car les colorants peuvent se déposer dans les branchies, les lignes latérales ou le cerveau des poissons, entraînant des effets toxicologiques tels que des mouvements non coordonnés, une détresse respiratoire, des lésions hépatiques et un dysfonctionnement rénal.
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« Ces effets réduisent non seulement la valeur nutritionnelle des poissons pour les prédateurs, mais aussi leur taux de reproduction. Les colorants toxiques peuvent également se bioaccumuler dans les tissus adipeux des poissons, ce qui présente des risques pour la santé des humains et des animaux tout au long de la chaîne alimentaire », ont noté les chercheurs.
Cependant, l’étude a également souligné que les effets négatifs des colorants se trouvent également sur les terres où ils « perturbent l’équilibre des communautés microbiennes dans le sol – et chez l’homme », les scientifiques constatant que l’exposition aux colorants peut déclencher des allergies, de l’asthme et des maladies, notamment la dermatite et les troubles du système nerveux central, ainsi qu’un dysfonctionnement des organes et un risque accru de cancer.
La nécessité de la collaboration
Bien que l’étude explore une variété de technologies d’assainissement pour les eaux usées contenant des colorants, y compris les techniques chimiques, biologiques, physiques et émergentes à base de membranes avancées, les auteurs ont constaté qu’aucune technique unique ne présente une « solution miracle » pour éliminer les colorants. Cependant, ils ont noté qu’il existe plusieurs « méthodes prometteuses » qui ne sont pas encore technologiquement prêtes à grande échelle.
À l’avenir, les universitaires ont suggéré qu’un effort de collaboration, dirigé par les décideurs, est nécessaire pour accroître l’adoption de technologies d’assainissement avancées et modifier les méthodes de traitement des textiles afin de minimiser l’utilisation des colorants les plus toxiques. En outre, les auteurs ont mis en évidence une impulsion commerciale potentielle – la possibilité pour les industries de créer de nouvelles sources de revenus à partir du traitement, de la séparation et de la réutilisation des eaux usées.
« Les eaux usées contenant des colorants sont l’un des flux d’eaux usées les plus difficiles, ce qui a un impact sur la vie et l’environnement dans plusieurs pays », a déclaré le Dr Dong Han Seo, co-auteur de l’étude, du programme KENTECH Energy Materials and Devices/Environmental and Climate Technology Track.
« Notre examen fournit les dernières informations sur la façon dont nous pouvons gérer efficacement le défi du point de vue de l’économie circulaire, en recyclant efficacement les colorants des eaux usées à l’aide de stratégies de traitement telles que la séparation avancée à base de membranes pour récupérer à la fois les colorants utiles et l’eau propre. »
Partageant sa position, le Dr Jiuyang Lin, de l’Académie chinoise des sciences, a ajouté : « Cette revue fournit des exemples sur la façon dont nous pouvons réduire l’empreinte de teinture des étapes de production en utilisant de nouvelles techniques de teinture.
« Des conseils sur les solutions efficaces pour les eaux usées contenant des colorants pourraient être utilisés pour traiter d’autres flux d’eaux usées difficiles, protégeant ainsi les vies et l’environnement pour les générations futures », a conclu le Dr Lin.
