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Application de la génomique pour améliorer les systèmes de traitement de zones humides pour l'assainissement des eaux traitées dans les environnements nordiques

État: 
Actuel
Concours: 
Concours 2020 : Projets de recherche appliquée à grande échelle : Les solutions génomiques pour les ressources naturelles et l’environnement
Secteur: 
Environnement
Centre(s) de génomique:
Genome Alberta, Génome Québec
Directeur or directrice de projet:
Douglas Muench (University of Calgary), Christine Martineau (Ressources naturelles Canada)
GE3LS: 
Oui
Année de lancement: 
2021-2022
Résumé: 

Les systèmes de traitement de zones humides artificielles constituent l'une des rares méthodes évolutives et économiques pour nettoyer de grands volumes d'eaux usées. Il est nécessaire de parfaitement comprendre comment ces systèmes passifs basés sur la nature fonctionnent pour traiter les déchets industriels afin d'améliorer l'efficacité du traitement, en particulier dans les environnements nordiques qui sont confrontés à des étés courts et des hivers froids. Dans la région de l'Athabasca, dans le nord de l'Alberta, l'exploitation à ciel ouvert des sables bitumineux, tout en contribuant de manière significative au produit intérieur brut et au développement économique du Canada, produit de grands volumes d'eau affectée par le processus d'exploitation des sables bitumineux qui s'est accumulée sur place dans des bassins de résidus (dépassant actuellement un milliard de m3). Une récente législation a défini un calendrier de fermeture pour la remise en état du paysage par les exploitants de sables bitumineux. Des technologies efficaces et à grande échelle d'assainissement des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux doivent être mises à disposition pour relever ces défis.

La présence de composés organiques, en particulier une large famille de composés organiques appelés acides naphténiques (NA), constituent les principaux responsables de la toxicité des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux. Ce projet de recherche vise à réduire la toxicité des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux par des processus de biodégradation impliquant des processus coopératifs entre les communautés microbiennes naturelles et les plantes des zones humides dans les systèmes de traitement de zones humides artificielles. Cependant, les conditions nécessaires à l'établissement de communautés biologiques optimales dans les zones humides pour dégrader et détoxifier les contaminants des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux ne sont pas bien comprises.

Ce projet appliquera des méthodes fondées sur la génomique afin d'améliorer et de documenter l'efficacité des systèmes de traitement de zones humides artificielles pour le traitement de l'eau affectée par le processus d'exploitation des sables bitumineux. Les systèmes de traitement de zones humides artificielles (à l'échelle du mésocosme et en mode pilote sur place), la génomique ainsi que les analyses microbiologiques et chimiques nous permettront : (1) d'identifier les conditions d'une biodégradation accrue des NA; (2) d'améliorer notre compréhension des gènes et mécanismes associés à la biodégradation des NA; (3) de développer de nouveaux outils basés sur la génomique et des méthodes d'échantillonnage passif pour surveiller les concentrations et la toxicité des NA et d'autres contaminants des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux; (4) de mettre au point des modèles de traitement des systèmes de traitement de zones humides artificielles des NA et d'autres contaminants des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux afin d'optimiser l'efficacité de la conception des zones humides; et (5) d'intégrer les nouvelles découvertes expérimentales à des méthodes sophistiquées de sciences sociales afin de repousser les limites sociales, juridiques, économiques et politiques du traitement et du rejet des eaux affectées par le processus d'exploitation des sables bitumineux.

Fondée sur des approches génomiques et tirant parti des avantages des systèmes de traitement de zones humides artificielles, la recherche appliquée proposée permettra de mieux comprendre les mécanismes d'interaction entre les plantes et les microbes afin de faciliter le développement d'un système robuste, « vert » et économique pour l'assainissement de l'eau affectée par le processus d'exploitation des sables bitumineux. Les implications de la génomique dans la société ont été intégrées dans chaque activité afin de guider le développement de systèmes de traitement de zones humides artificielles et d'aborder les perspectives de mise en œuvre de systèmes de traitement de zones humides artificielles d'un point de vue social, économique et juridique.