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Phytoremédiation : le projet phytocyane, enjeux et perspectives

Le bureau d'étude spécialisé dans la gestion des sites et sols pollués IDDEA Ingénierie nous présente le projet phytocyane visant à sélectionner des plantes intéressantes pour la phytoremédiation des sols pollués par les cyanures.

Avis d'expert  |  Aménagement  |    |  Actu-Environnement.com

Le traitement des sols pollués - mais aussi des eaux usées et des gaz contaminés - s'appuie sur différentes techniques physique, chimique et biologique, dont la "phytorémédiation" qui fait appel à un certain nombre de processus : phytoconcentration des éléments toxiques dans les racines ou les parties aériennes des plantes, phytovolatilisation, phytotransformation et dégradation par métabolisation, phyto-adsorption, rhyzofiltration, complexation et phytostabilisation, et enfin stimulation de la rhyzosphère qui contribue à la dégradation des polluants.

Les solutions optimales résident dans l'association de l'action de la faune bactérienne de la biorhyze au rôle des macrophytes en ayant recours à plusieurs étages de végétation dont les profondeurs d'enracinement sont variables afin de traiter une épaisseur maximale des sols contaminés.

Outre la maîtrise de la dégradation des sols qui réduit les risques sanitaires et contribue à une réhabilitation des milieux pédologiques, la mise en place d'une couverture végétale sur un milieu dégradé a pour conséquence :

  • d'accroitre l'évaporation, de réduire et maîtriser l'érosion des sols contaminés,
  • de limiter le lessivage d'éléments indésirables vers les eaux souterraines,
  • et enfin de permettre un pompage passif par le système racinaire.

Ce dernier point peut être significatif et conduire à une dépression de la surface piézométique des nappes superficielles ; il peut, alors, se constituer de véritables pièges hydrauliques. Saules, Peupliers et Eucalyptus ont été plantés avec succès aux USA, en Espagne et en France permettant à la fois la constitution de "piège hydraulique passif", avec des effets qui peuvent atteindre des profondeurs de 15 à 20 m, et la dégradation d'éléments organiques indésirables.

Ces techniques couramment utilisées en France pour le traitement des eaux usées, sont développées depuis les années 1990 à l'échelon industriel aux USA, au Canada, en Allemagne ou en Hollande pour la restauration des sols contaminés et des nappes quand la profondeur du niveau piézométrique n'excède pas 15 à 20 m et reste accessible au réseau racinaire. Or, des études statistiques réalisées par l'auteur dans les années 1998 ont montré que 80% des contaminations de sol et de nappe sont localisées en milieu urbain et en zone de vallée et correspondent à ces critères.

En France, ce champ d'activités reste encore à l'état de recherches, malgré des expériences significatives "sur site", comme par exemple, à Noyelles Godault dans le Nord pour les métaux, dans l'Est à Hauconcourt avec la mise en place de casiers lysimétriques permettant l'étude des sols contaminés issus des activités sidérurgiques ou dans le Sud-Est avec l'étude de planches expérimentales associées à des sols dégradés par l'activités minière et enfin avec un site expérimental en cours de développement sur environ 20 hectares à Besançon. Un premier centre "hors site" de dépollution par les plantes vient d'ouvrir sur 104 hectares à La Brosse-Montceaux (Seine-et-Marne). Baptisé "Bioferme", il devrait traiter, chaque année, 50.000 tonnes de matières polluées. Pour l'heure, il s'agit essentiellement de boues chargées en matière organique, transformées en terreau et en biomasse par les jardins filtrants.

Malgré des coûts très inférieurs à ceux des coûts de traitement s'appuyant sur des méthodes classiques ayant recours à des voies physiques ou chimiques, plusieurs freins viennent ralentir le développement des techniques de phytorémédiation :

  • Le contexte réglementaire et normatif se prête mal à toute innovation et constitue un frein à la mise œuvre de techniques novatrices pour les différents maîtres d'ouvrage, et ce malgré des coûts très attractifs.
  • La cinétique des processus qui commande la phytorémédition est plus lente que les cinétiques des processus plus classiques. Ce deuxième argument reste lui aussi peu opposable dans la mesure où les opérations de reconquêtes de friches industrielles, urbaines ou militaires sont consommatrices de temps ; l'intégration de la réhabilitation des sols par les plantes dés le début des projets permettrait de recourir à des techniques plus économes de l'environnement et plus neutres en terme de consommation d'énergie.
  • La phytorémédiation fait appel à différents métiers, et notamment à des pédologues, géologues et géochimistes, hydrogéologues, biologistes des végétaux, managers des risques sanitaires, urbanistes-paysagistes, agronomes et horticulteurs. La constitution d'équipes regroupant ces différentes disciplines est donc indispensable et nécessaire au développement des techniques de traitement des sols par les plantes.

La phytoremédiation, utilisant les végétaux pour réduire, dégrader ou immobiliser des composés polluants du sol, s'est développée, notamment avec les cultures de taillis à rotation courte (TCR) ou taillis à très courte rotation (TTCR). Cette technologie de dépollution douce, alternative, basée sur les plantes, présente un intérêt économique, sanitaire et environnemental certain et des critères sociaux acceptables, notamment pour les produits organiques, les pesticides et certains produits minéraux (nitrates, cyanures, etc.). Par contre, l'absence d'argumentaire structuré et transparent sur la phytoremédiation est un frein au choix de ces filières de traitement par les maîtres d'ouvrage.

Dans le contexte économique de crise actuel, disposer de résultats objectifs permettant d'avoir accès à des outils d'aide à la décision, est une réelle attente des donneurs d'ordre et constitue un atout majeur pour privilégier ce choix alternatif. Cette position va dans le sens des prescriptions des Dreal, de l'Ademe et du ministère en charge de l'Environnement, sur la prise en compte des aspects développement durable au sein des projets, mais aussi des conclusions du Grenelle I de l'environnement qui encouragent la réhabilitation et la réutilisation des friches urbaines afin d'éviter l'expansion urbaine et la consommation d'espaces agricoles.

Face à cette problématique, IDDEA - bureau d'étude et d'ingénierie en environnement et particulièrement spécialisé dans la gestion des sites et sols pollués - a proposé un programme de recherche portant sur les sols pollués par les éléments azotés et notamment les cyanures. Ce choix s'appuie sur les nombreux sites dégradés en France par la carbochimie entre la fin du XIX iéme siècle et les années 1960, sur la nature des polluants qui peuvent être métabolisés par les plantes sans poser le problème de l'élimination des plantes où se seraient concentrés les éléments polluants, par les résultat encourageants -voir significatifs obtenus au Canada- mais dans un contexte réglementaire différent, et enfin par des sites en cours de reconversion où pourraient être développés les techniques de traitement élaborés.

Outre les usines de fabrication de gaz, les pollutions des sols par les cyanures sont liées à différents activités : extraction de l'or, traitement de surface, fabrication de rayonne, incinération de certains déchets...

L'équipe de projet sous la direction d'IDDEA, regroupe les compétences du laboratoire EA 2106 - Biomolécules et Biotechnologies Végétales (LBBV) de l'Université François Rabelais de Tours, du Centre Départemental Horticole de la Région Centre (CDHRC), et du laboratoire Wessling pour la partie analytique. Cette association de compétences a pour objectif de mettre en place et de faire naître un savoir pluridisciplinaire qui permettra un développement industriel des compétences acquises.

Ce programme "Développement de solutions de dépollution des sols par phytoremédiation : utilisation de végétaux à cycle végétatif court, application à la pollution minérale par le Cyanure" a été labellisé par le pôle de compétitivité DREAM "Eaux et Milieux" dans le cadre de l'optimisation des procédés industriels.

Le programme d'une durée de 18 mois vise entre autre à mettre en place une méthodologie de tests rapides permettant de sélectionner les plantes nécessaires au traitement de pollution de sols et des eaux souterraines par des éléments azotés - y compris amines, nitriles, TNT, par exemple - et ultérieurement par des éléments organiques carbonés aromatiques ou aliphatiques.

Le projet Phytocyan s'appuie sur deux types d'expérimentations distinctes : des tests in vitro, qui vont permettre de tester rapidement les capacités d'une graine à se développer dans un milieu cyanuré et des tests en batch (pilotes sous serre), utilisant comme substrat, un sol cyanuré plus ou moins amendé, dans lequel le développement des plantes va être étudié.

L'enjeu du présent projet, en ce qui concerne la sélection des végétaux, est d'identifier une dizaine de plantes annuelles parmi celles proposées dans la littérature ayant la capacité de pousser sur des sols relativement pauvres, et aptes, non seulement à absorber les composés cyanurés mais à les métaboliser de sorte qu'en fin de cycle biologique elles puissent avoir décontaminé le sol sans qu'il soit nécessaire de les déraciner. Une attention particulière sera portée sur des plantes indigènes, non OGM, présentant un réseau racinaire le plus important possible afin d'optimiser les surfaces et les profondeurs de sols à décontaminer. Dans la mesure où les plantes le permettent, nous utiliserons des mycorhizes internes et/ou externes, afin d'accélérer l'action d'épuration.

L'enjeu actuel est de démontrer que le cyanure, de par ses propriétés physiologiques, est bien phyto-extrait du sol et biométabolisé par la plante de manière à ce que les végétaux dépolluants soient biodégradés sur place.

Au-delà de la recherche d'une solution innovante de dépollution des sols cyanurés, la méthodologie mise au point à l'issue du projet : définition des protocoles d'amendements des sols pollués, méthode de sélection des plantes potentiellement candidates pour l'extraction par phytoremédiation des pollutions des sols cyanurés, sera valorisée, car déployée à d'autres polluants du sol.

Réactions7 réactions à cet article

 

Voici un projet qui s'annonce très prometteur, et qui est porté par des gens dont les compétences sont largement reconnues.

Dominique43 | 21 juin 2013 à 20h27
 
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Oui, la Phytoremédiation est un procédé de dépollution des sols ! Nous l'avions expérimenter sur un sol pollué par des Boues d'Hydrocarbures sur lequel on avait cultivé des plantes comme le blé, la lucerne ,le maîs, l'orge, analysés par l'INRA et l'IRH . Effectivement, on a observé que des métaux lourds ont été adsorbés par les racines , Cu,Mn,Zn, Ni.La fixation se réparti entre grain et paille pour l'orge et fanes pour la mais. Le But essentiel fut le suivi de la Biodégradation de H.C et les résultats ont montré qu'au bout de 7ans , les HC étaient pratiquement dégradés. Plusieurs Raffineries ont pratiqués cette procédure , en France et U.S.A . La Plantation d'arbres comme cités serait encore plus efficace.

arthur | 27 juin 2013 à 17h28
 
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C'est bien beau d'éliminer les molécules toxiques par les arbres mais cet écosystème n'est pas fermé et la chaine trophique (arbres, oiseaux, autres) risque de subir les effets.
Il me semble que traiter ces sediments dans un environnement clos serait plus approprié, par de micro-algues par exemple.

COLIBRI | 03 juillet 2013 à 10h20
 
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Haematoxylum campechianum

Le sang des racines | 13 juillet 2013 à 16h10
 
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@COLIBRI

Ne pensez vous pas que l'extraction du sol est d'autant plus une atteinte à cet écosystème? Le sol extrait étant généralement remplacé pour du "tout venant", on perd toutes les propriétés biologiques du sol.

De plus la taille des plantes permet d'éviter au maximum la diffusion des polluants.

Flo | 12 septembre 2013 à 13h06
 
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Il ne faut pas oublier que notre planète est un système clos. On ne peut évacuer une pollution dans l'espace intersidéral, en l'état actuel de nos techniques sans prendre le risque qu'elle ne nous retombe desus en cas de dysfonctionnement du lanceur.
Nous devons donc simplement "réarranger" atomes et molécules pour qu'ils ne représentent plus une nuisance, ou du moins pour minimiser la nuisance résiduelle.
La phytoremédiation, dans cette optique, permet, en une seule action, d'extraire les produits du sol, de dégrader certaines molécules (notamment les molécules organiques) et de transformer la pollution en un produit éventuellement valorisable. Le tout, en utilisant majoritairement l'énergie solaire, par le biais de la photosynthèse.
C'est là tout l'intérêt de ce procédé.

Dominique43 | 12 septembre 2013 à 14h22
 
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Bonjour,

Je suis étudiant en Master 2 en architecture à Bruxelles.
Pour mon projet, je réalise une étude sur la photoremédiation des sols pollués.

J'ai deux questions essentielles à ce sujet:
1) Combien de temps dure (en moyenne) la phase de photoremédiation?
2) Quelles plantes sont utilisées couramment pour la photoremédiation? (y a-t-il des plantes à utiliser dans un certain ordre? générations?, ou sur certaines terres polluées bien spécifiques? )

Je vous remercie d'avance,


Bien à vous,


Félix Pieters

Félix Pieters | 09 octobre 2014 à 13h44
 
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