Phytoremédiation
des sols pollués par des métaux lourds
La pollution des sols, d’origine aérienne ou industrielle, est de plus en plus préoccupante notamment lors de la réhabilitation d’anciens sites industriels. Les techniques actuelles font appel à des méthodes chimiques ou physico-chimiques d’extraction, très coûteuses et dommageables pour l’environnement. La phytoremédiation est une technologie émergente basée sur l’utilisation de plantes pour extraire, contenir ou immobiliser les métaux dans un sol contaminé. La phytoextraction est une technique de dépollution qui utilise des plantes qui tolèrent les métaux et les concentrent dans les parties aériennes. Longue à mettre en œuvre, mais peu coûteuse, elle permet de restaurer rapidement les qualités paysagères des sites. Toutefois, les plantes tolérantes et hyper-accumulatrices sont peux nombreuses, leur efficacité limitée et elles ne couvrent pas tout le spectre des polluants. Des recherches sont engagées pour accroître l’efficacité de cette méthode, notamment le développement de plantes génétiquement modifiées contenant des gènes de bactéries. D’autres techniques font aussi l’objet de recherche pour récupérer les métaux accumulés dans la plante.
La phytoremédiation :
Introduction :
Il existe différentes méthodes de phytoremédiation, qui utilisent toutes l'implantation d'un couvert végétal pour :
- exporter (phytoextraction),
- stabiliser (phytostabilisation) ou
- volatiliser (phytovolatisation) les polluants d'un sol.
Nous étudierons principalement la phytoextraction. Cette technique utilise des plantes capables de prélever des métaux toxiques et de les accumuler dans leurs parties aériennes. Ces plantes peuvent ensuite être récoltées et incinérées, et les cendres peuvent être recyclées en métallurgie ou stockées.
La phytoextraction : principe.
La phytoextraction représente une alternative, ou un complément aux traitements physico-chimiques des sols contaminés par des métaux lourds. Dans son principe, il s'agit d'utiliser des plantes accumulatrices qui concentrent les polluants dans leurs parties récoltables (feuilles, tiges, etc...).Ces plantes se trouvent naturellement sur des sols miniers ou des des sols de friches industrielles riches en métaux.
On distingue ensuite deux types de phytoextraction :
- La phytoextraction continue qui se fait naturellement et consiste souvent en une hyperaccumulation
- La phytoextraction induite qui se fait en présence de chélateurs.
Les premières expériences de phytoextraction ont été menées sur des sols agricoles que l'on cherchait à ramener à des teneurs légales en métaux.
Mise en pratique de la phytoextraction :
Mise en place de la culture :
Pour mener à bien la phytoextraction, de nombreux paramètres doivent être pris en compte. Tout d'abord, il faut déterminer:
- la nature des polluants : type et toxicité, grâce à des analyses chimiques et des tests de toxicité,
- la fertilité du sol : il faut la déterminer afin de l'ajuster si nécessaire aux besoins de la plante
- les espèces de plante disponibles : c'est-à-dire adaptées au climat
- et enfin les pratiques agronomiques adéquates pour cultiver ces plantes.
On cherche ainsi à obtenir une biomasse maximale et une concentration élevée en métal dans la récolte.
D'autre part, certains paramètres chimiques du sol peuvent améliorer la phytoextraction. C'est le cas d'une baisse du pH par exemple, qui augmente la disponibilité des métaux dans la solution du sol.
Les agents chélateurs, comme l'EDTA ou le DTPA, peuvent aussi permettre une amélioration selon les métaux en présence (voir les phénomènes de phytoextraction induite).
Mais dans la plupart des cas la contamination est due à plusieurs métaux. Par conséquent il est souhaitable de réaliser des cultures associant plusieurs espèces, chaque espèce accumulant le métal pour lequel elle est spécialisée. Cependant, les associations de plantes métallophytes n'ont pas encore été étudiées et l'efficacité de ces associations reste à prouver.
Enfin, n'oublions pas que la décontamination ne peut être que partielle, et même si cette technique ne permet pas toujours de réduire significativement la pollution des sites très contaminés, elle constitue déjà une première étape vers l'installation d'une végétation durable. D'autre part, l'utilisation d'arbres en complément des plantes hyperaccumulatrices est intéressante étant donné qu'ils peuvent agir à de grandes profondeurs, mais leur croissance est lente et l'accumulation reste faible.
Récupération des polluants
Les polluants se concentrant dans les feuilles, il suffit ensuite de récolter ces dernières, puis de les sécher et de les réduire en cendres. Les cendres sont alors stockées dans un endroit sûr ou traitées pour en recueillir les métaux lourds.
Avantages et limites de la phytoextraction :
Les avantages de cette méthode
Ceux-ci sont nombreux :
- l'activité biologique et la structure des sols sont maintenues après le traitement
- la technique est d'un coût relativement faible (voir les aspects économiques)
- le paysage reste (ou devient) agréable grâce à l'implantation d'un couvert végétal (reverdissement, floraison)-
- les métaux extraits peuvent facilement être récupérés
Après la théorie, reste à savoir comment ces processus peuvent être utilisés par l'homme, de façon efficace (la phytoextraction continue semble pouvoir être rapidement opérationnelle).
Problèmes liés à la phytoextraction
Pour le plomb, il n'a pas été trouvé de plantes permettant d'aboutir à une phytoextraction efficace et peu coûteuse.
D'autre part, on peut isoler plusieurs problèmes liés à cette technique:
Les plantes capables d'accumuler les métaux lourds ont souvent une faible production de biomasse et une croissance lente. C'est pourquoi des techniques d'introduction de gènes responsables de l'accumulation et de la résistance métallique dans des plantes à forte production de biomasse ont été envisagées (voir aspect génétique).
Les plantes hyperaccumulatrices sont souvent rares, d'où nécessité de les collecter, les cultiver et les produire à grande échelle.
Compte tenu de la forte teneur en métaux des parties récoltées, il faut éviter tout risque de contamination lors de la gestion des produits de la récolte.
La récolte des hyperaccumulateurs peut nécessiter un équipement spécialisé.