La réhabilitation des sites pollués
Les techniques de dépollution
La réhabilitation des sites pollués
. La décontamination
Les fortes interactions entre métaux lourds et la matrice solide des sols rendent parfois difficile leur extraction, et les voies chimiques et physico-chimiques conduisent toujours à une modification drastique des propriétés du sol. Dans ces conditions, leur réutilisation comme support de végétation est souvent compromise.
La phytoremédiation inclut toutes les technologies utilisant des plantes vasculaires, des algues (phycoremédiation) ou des champignons (mycoremédiation) pour éliminer ou contrôler des contaminations ou pour accélérer la dégradation de composés par l'activité microbienne.
Seule l’extraction, avec maîtrise du devenir des métaux accumulés dans des plantes, apparaît comme une solution pertinente et durable d’un point de vue environnemental.
La pollution des sols est le fait d'une activité industrielle ou agricole intensive.
La France est notamment confrontée aux questions des pollutions des anciens bassins miniers houillers du Nord-Pas-de-Calais, de Lorraine et du Centre-Midi, dans celui de potasse en Alsace ou dans les anciennes mines de fer de Lorraine, ainsi qu’à ces problèmes dans d’autres Régions, et les DOM.
Les polluants majeurs sont les métaux lourds, les hydrocarbures, les solvants, et les pesticides.
Il sera nécessaire d’assainir les sols progressivement. Le coût sera élevé. Il faudra appliquer le principe pollueur-payeur.
Dans le cas de traitements phytosanitaires, même si les contrôles des quantités dispersées sont indispensables, la dissipation des excédents et la surveillance des pertes sont nécessaires. Des méthodes ont été testées. Elles offrent des pistes de recherche intéressantes.
La France dispose de deux bases de données référençant les sites et sols pollués et qui sont mises à jour régulièrement :
- La base BASIAS, sur les sites anciens, mise en place en 1998 qui référence plus de 300 000 sites de pollution potentielle, et
- La base BASOL sur les sites pollués par les activités industrielles établie en 1994. C’est la «Mémoire» des sites et des sols pollués en France.
Une carte des sites inventoriés par région a été mise à jour en février 2004.
Les pays industrialisés comptent de grandes surfaces de terrains contaminés et dans
L’Union Européenne des Quinze, le nombre de sites pollués était estimé à 1 400 000 environ.
En France ce chiffre est évalué à 180 000.
Cette pollution des sols est généralement attribuée à l’activité minière, pétrolière ou d’autres activités industrielles comme la sidérurgie, la cokerie, la chimie ou la fabrication de peinture. Le recensement des sites et sols pollués et la caractérisation des polluants met en évidence la contamination par des métaux (cuivre, zinc, plomb, cobalt, nickel, arsenic, cadmium), des hydrocarbures légers (fuel, essence, gazole) et lourds (lubrifiants, huiles lourdes, pétrole brut), des solvants halogénés, et d’autres molécules complexes (hydrocarbures aromatiques polycycliques, HAP, etc.). Les composés organiques seraient présents dans près de 75 % des sites pollués.
La décontamination des sites contaminés est une préoccupation majeure, en raison d’une part :
. De l’impact sur l’environnement et la santé dû à la propagation de molécules dangereuses dans le milieu, de leur transfert dans les nappes phréatiques et dans la chaîne alimentaire ;
et d’autre part,
. Des coûts exorbitants engendrés par les projets de réhabilitation qui exigent souvent l’excavation des sols et le transport onéreux des terres vers les installations spécialisées.
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La législation tend à se renforcer en attribuant les responsabilités et obligations pour la prise en charge de la réhabilitation des sites et prévoyant des mesures pour les sites abandonnés. En France, dans la législation actuelle, c’est l’exploitant de l’installation polluante ou le propriétaire du terrain contaminé qui est rendu responsable de la gestion de la pollution.
Les traitements mis en œuvre pour dépolluer les sols sont nombreux et depuis un certain temps de nouvelles technologies sont en développement.
Sur le terrain, les techniques les plus répandues sont thermiques ou physico-chimiques, les procédés de traitement biologiques sont souvent considérés comme réservés à une catégorie restreinte de composés comme les hydrocarbures pétroliers légers ou adaptés à des conditions particulières.
Le sol est une ressource naturelle avec de multiples fonctions
. Il produit, contient, accumule, tous les éléments nécessaires à la vie (azote, phosphore, calcium, potassium, fer, oligoéléments…), y compris l'air et l'eau. Le sol joue un rôle de garde-manger qui est plus ou moins rempli selon les endroits.
. C’est le support des végétaux.
. C’est le réservoir de la biodiversité.
Il abrite et influence une grande partie de la biodiversité terrestre. De nombreux cycles biologiques passent par le sol, qui est partie prenante de nombreux écosystèmes. Ces activités sont essentielles à la construction des sols, à leur fonctionnement, et à leur fertilité.
. Matière organique dans les sols
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La matière organique assure de nombreuses fonctions agronomiques et environnementales : atténuation du changement climatique, fertilité et stabilité des sols. Elle est un des indicateurs de qualité des sols. entre les périodes 1995-1999 et 2000-2004, la teneur en gaz carbonique des sols qui représente 60% de leur matière organique, diminue dans 21,4% des canotns de la France métropolitaine, notamment sur la façade atlantique, au Nord et dans l'Est. Les raisons sont sans doute multiples : évolution globale des écosystèmes, conversion des prairies naturelles en terres arables, modification des pratiques agricoles. La teneur en carbone organique progresse dans 10% des cantons.
. C’est une vaste réserve génétique, encore méconnue et peu exploitée, bien que beaucoup d’antibiotiques soient produits par des champignons du sol.
. Il agit comme un filtre par des propriétés physico-chimiques capables de retenir et de transformer certains composés toxiques.
. Il a un rôle de tampon, par absorption des eaux de pluie, et de répartiteur entre eaux de surfaces, et nappes phréatiques. Ce mécanisme est indispensable à la vie végétale et animale.
. Il influence la composition de l'atmosphère.
Le sol est l'un des acteurs majeurs des évolutions climatiques. Il stocke et relâche des gaz à effet de serre. Au niveau mondial, il y a dans les sols trois fois plus de carbone que dans la végétation, deux à trois fois plus que dans l’atmosphère.
. La réhabilitation de sites pollués :
Les dégradations des sols ont des conséquences considérables sur les milieux en relation avec les sols :
. La biosphère, se modifie en surface et dans les sols
. L'hydrosphère, le régime hydrologique change (crues, inondations, sécheresse) et les eaux se polluent.
. L'atmosphère, s'enrichit en gaz à effet de serre
. L'anthroposphère, se dégrade avec des conséquences sur l'alimentation et sur la santé des sociétés humaines.
Depuis la fin du XIXeme siècle de graves erreurs de gestion des sols ont été commises : des excès de fertilisation chimique, des techniques agricoles uniformisées ont détruit la structure de la surface des sols, des stratégies de mise en valeur les ont dramatiquement appauvris en matière organique.
- Des menaces permanentes sont l'érosion, l'urbanisation et la pollution
. L'érosion des sols
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Pertes en terre par érosion hydrique des sols.
L'érosion est un phénomène naturel dégradant les sols par déplacement des matériaux dont ils sont composés, surtout par les pluies. La perte de la couche fertile en amont et la submersion des cultures ou des infrastructures à l'aval s'accompagnent d'une diminution des rendements et de la biodiversité des sols et d'une dégradation de la qualité de l'eau. L'érosion hydrique est estimée à 1,5 t/ha/an en moyenen en France (1,2 t/ha/an en Europe), avec une forte hétérogénéité spaciale : jusqu'à 20% du territoire avec des taux très élevés. Les vignobles et dans une moindre mesure les terres cultivées et les vergers sont les plus affectés. Les zones limoneuses et le piémont pyrénéen sont également fortement exposés aux pertes en terre.
. L'artificialisation des sols
Evolution des zones artificialisées
L'artificialisation des sols engendre une perte de ressources naturelles et agricoles et une imperméabilisation, généralement irréversibles ; elle s'accompagne d'une fragmentation des milieux naturels, défavorable à de nombreuses espèces. Les zones artificialisées occupent près de 45 millions d'ha en 2012, soit 9,1% du territoire métropolitain. La moitié correspond à des sols revêtus ou stabilisés (routes, parkings), dont l'imperméabilisation à des impacts négatifs sur le cycle d'eau. Les espaces artificialisés se sont étendus d'environ 400 000 ha entre 2006 et 2012, en grande partie au détriment des terres agricoles, mais aussi de milieux semi-naturels.
- Certaines activités sont sources de pollutions confirmées ou potentielles : circulation routière, décharges industrielles et municipales, dépôts d’hydrocarbures et stations services, épandages d’insecticides et utilisation de produits phytosanitaires…
- Aujourd’hui, un des objectifs incontournables que les sociétés humaines doivent se donner c’est une gestion durable des sols.
Le premier cas rapporté d’une pollution importante du sol, est celui proche des « Chutes de Niagara » aux Etats-Unis où entre 1942 et 1952, furent enfouis 21 000 tonnes de résidus industriels toxiques dans un ancien canal, sournoisement appelé « Love Canal ».
Rapidement, l’émergence d’effluents d’organo-halogénés, comme des dioxines dans une zone résidentielle, rendirent nécessaire l’évacuation de 950 familles. L’opération de nettoyage, d’excavation et de traitement des sols coûta 102 millions de dollars ; le dédommagement des habitants 27 millions de dollars.
En 1980, à Lekkerkerk au Pays Bas, une contamination importante du sol par des produits organiques volatiles d’origine industrielle fut détectée suite à des plaintes d’habitants d’une zone résidentielle. Ces derniers durent être évacués et le lieu décontaminé. L’opération coûta environ 100 millions d’euros. Les habitants furent relogés sur place au début de 1981.
En France, un site industriel qui a provoqué beaucoup de protestations est celui de « Métaleurope » à Noyelles-Godault (Nord Pas-de-Calais). Cette fonderie fermée en 2003, après un siècle d’activité, a émis dans l’atmosphère des quantités considérables de poussières métalliques qui ont été source d’une très forte contamination des différents compartiments environnementaux notamment des sols.
Les problèmes liés aux « nitrates » indispensables à une agriculture intensive, ne sont plus à démontrer.
- Il est possible de distinguer différents types de pollutions des sols, selon qu’elles soient:
. Versées dans la nature, ou sur des sites particuliers, en fortes concentrations (épandage agricole, mines de charbon, sites de production d’hydrocarbures...)
. En quantités diffuses (de sources naturelles : tempête de sable ou éruption volcanique ; ou industrielles),
. Rejetées de manière accidentelle ou chronique,
Un site peut être pollué par :
. Des produits et résidus en vrac, ou dans des conteneurs dégradés ou abandonnés qui peuvent constituer une source initiale de pollution.
. De la terre ou des matériaux déplacés, vers des lieux où la pollution peut s’accumuler.
. Des rejets dans les eaux superficielles (sédiments des fonds de cours d’eau, qui peuvent être transférés par dragage).
. Des eaux souterraines contaminées par un mécanisme de perméabilité du sol.
- Les substances polluantes peuvent se présenter sous trois phases :
. Dans les zones d’aération du sol sous forme de gaz, de liquides ou de solides dans des proportions variables.
. Dans les parties saturées, par migration en solution avec l’eau, ou par entraînement par l’eau vers les nappes ou elles peuvent éventuellement se maintenir par flottaison,
Ou sous forme :
. Non solubles, par migration indépendamment de l’eau.
- Les activités polluantes :
Les principales activités humaines « à haut risque » qui peuvent être source de pollution en industrie sont :
La fabrication, le stockage, le transport, la distribution et l’utilisation, puis l’élimination de produits toxiques. Bien entendu, la problématique englobe les équipements de production et les emballages de distribution dans le commerce durant tout le cycle de vie des produits en question.
Un exemple est celui du traitement du bois.
Pour protéger le bois contre les agressions extérieures (champignon, insectes..) des produits chimiques telle la créosote ou le pentaclorophénol sont utilisés.
Ces produits toxiques peuvent fuir vers les sols lors de leur stockage ; lors du nettoyage d’autoclaves qui génère des eaux de lavage contaminées et des boues ; durant l’imprégnation directe ; ou pendant le séchage qui s’effectue en général à l’extérieur des ateliers.
Au niveau de l’utilisation, des bois traités exposés à l’humidité de l’air libre peuvent servir comme rails de chemin de fer, de pylônes électriques, ou de téléphones ; et en fin de cycle de vie le bois traité est souvent consumé dans des chaufferies avec la production de gaz toxiques. Nous l’avons souvent répété ces actes relèvent de la pure inconscience.
. Les techniques de dépollution des sols pollués
Présentation
Une panoplie de techniques existe pour traiter des problèmes spécifiques.
. Traitement sur site après excavation
Les mêmes techniques décrites au-dessus sont utilisées, mais selon le cas, les terres sont disposées pour traitement en alvéoles, en tertre ou en tombeaux.
La désorption thermique peut également être utilisée, habituellement au moyen d’une unité de traitement mobile. En principe, la température n’excède pas 650°c. Ce traitement concerne généralement les polluants organiques types gasoil, goudrons, HAP.
. Traitement hors site
Aux techniques indiquées au-dessus viennent s’ajouter :
. L’enfouissement en centre de stockage de déchets dangereux, ou non dangereux, ou inertes.
. L’incinération, et
. L’utilisation en tant que combustible des polluants riches en matières organiques en cimenterie.
Dans ce dernier cas, la nature du support minéral doit être compatible avec les éléments majeurs du ciment.
Les polluants sont détruits à haute température (>1000°c), mais des polluants résiduels se retrouvent concentrés dans les résidus d’épuration des fumées et dans les résidus solides de la combustion.
Cette filière n’a véritablement démarré qu’en 2003 sous l’impulsion notamment du chantier de l’ERICA.
Débouchés des terres traitées
A l’heure actuelle, ces débouchés sont limités à la couverture d’installation de stockage de déchets, et à une valorisation en technique routière.
Limiter les volumes sortis d’un site en les triant, ou en optimisant les distances transportées ne suffira pas à réduire l’impact environnemental de ces matériaux.
Un projet de circulaire sur les terres excavées est en cours depuis 2007. Elle permettra de définir les conditions de valorisations de ces matériaux, ce qui éviterait qu’ils finissent en décharge. Un nouveau cadre réglementaire pourrait permettre à terme une croissance de ces terres traitées hors site de proximité.
Nous estimons que sur le plan sanitaire des contrôles très sévères doivent être exercés sur toutes ces opérations.
. Les différentes formes de phytoremédiation des ‘‘sols par des plantes’’ :
La phytoextraction (plantes : Thalaspi, Alyssum, Brassica (moutarde) :
Les plantes absorbent et concentrent dans leurs parties récoltables (feuilles, tiges) les polluants contenus dans le sol, mais seuls des plantes accumulatrices et/ou hyper accumulatrices capables de tolérer et d'accumuler les ETM (Pb, Cd, Cu) et nitrate sont utilisées. Il est possible d'améliorer cette extraction par l'ajout de chélateurs au sol. Le plus souvent les plantes sont récoltées et incinérées ; les cendres sont stockées (en CET) ou valorisées pour récupérer les métaux accumulés (on parle alors de « phytomining »).
La phytotransformation ou phytodégradation (Arbres : famille du saule, peuplier, herbes et certains légumes) :
Certaines plantes produisent des enzymes qui catalysent la dégradation des substances absorbées ou adsorbées (composés organiques, nitrate, phosphate) ; celles-ci sont transformées en substances moins toxiques ou non-toxiques par la métabolisation des contaminants dans les tissus des plantes ou par les organismes de la rhizosphère maintenue par la plante. La rhizosphère désigne le volume de sol soumis à l'influence de l'activité racinaire; un volume qui varie selon les plantes et la nature du sol.
La phytovolatilisation ou phytostimulation (Brassica Juncea, plantes marécageuses)
Les plantes absorbent l'eau de la lithosphère (couche supérieure de la croûte terrestre) contenant des contaminants organiques (COV) et autres produits toxiques, transforment ceux-ci en éléments volatiles, et les relâchent dans l'atmosphère via leurs feuilles.
La phytovolatilisation n'est pas toujours satisfaisante, car si elle décontamine les sols, elle libère parfois des substances toxiques dans l'atmosphère. Dans certains cas, les polluants sont dégradés en composants moins - ou non-toxiques avant d'être libérés.
La phytostabilisation (plantes à racines fibreuses et profondes) :
Certains végétaux réduisent la mobilité des contaminants (métaux : Pb, Cd, Zn, Cu, As, Cr, Se) Cette pratique intègre le contrôle hydraulique qui consiste à utiliser des plantes à forte évapo-transpiration pour limiter l’érosion du sol. La démarche réduit le mouvement des polluants par des écoulements latéraux ou en profondeur, vers la nappe phréatique.
Une autre pratique consiste à immobiliser les composés polluants en les liants chimiquement. Les plantes adsorbent les polluants du sol, de l'eau ou de l'air, les retenant localement (d'où l'utilisation du terme adsorption au lieu d'absorption) et réduisent leur biodisponibilité. Le processus est parfois rendu possible, ou amplifié et accéléré, par l'ajout de composés organiques ou minéraux, naturels ou artificiels. C'est une méthode efficace pour empêcher la dispersion des polluants dans les eaux de surface ou souterraines.
La phytorestauration :
Le procédé implique la restauration complète vers un état proche du fonctionnement d'un sol naturel. C’est une subdivision de la phytoremédiation qui utilise des plantes indigènes de la région où sont effectués les travaux de remise en état afin de réhabiliter l'écosystème naturel originel, et rendre le sol aux communautés végétales.
En comparaison des autres techniques de phytoremédiation, la phytorestauration met en lumière la question du niveau de décontamination.
Il existe une grande différence entre décontaminer un sol pour atteindre un niveau légalement satisfaisant pour qu'il soit à nouveau exploitable ou le restaurer totalement pour que l’espace revienne à des conditions de pré-contamination.
Lorsque l'on fait référence à la phytorestauration des eaux usées, on se réfère à un procédé ayant trait à l'utilisation des propriétés naturelles d'autoépuration des végétaux. Utilisé dans ce sens, la phytorestauration devient synonyme du terme phytoépuration. Ce type de procédé intègre notamment l'épuration des eaux par les macrophytes. Dans ce cas, il est à souligner que ce sont les bactéries vivant dans la zone racinaire des macrophytes qui sont garantes de la dépollution, les plantes servent là simplement de substrat de croissance pour les micro-organismes (exemple : la station d’Honfleur).
La phytostimulation ou phytovolatilisation (Brassica Juncea (moutarde), plantes marécageuses)
C'est la stimulation par les plantes des activités microbiennes favorables à la dégradation des polluants. L’action est localisée essentiellement dans la rhizosphère.
Certaines de ces applications ont été mises en œuvre depuis les années 80 et 90 et sont arrivées à maturité. D’autres continuent à faire l’objet de travaux de recherche et développement, en France et à l’étranger. L’intérêt de ces techniques réside essentiellement dans le fait qu’elles ne nécessitent ni excavation, ni transport, ce qui rend les rend moins coûteuses.
. La ‘‘bioremédiation des sols’’ par des bactéries :
Le principe
Il faut procéder à l’identification et la caractérisation des bactéries afin de réaliser la transformation des polluants présents.
Les applications
Les possibilités répertoriées sont : Le traitement in situ ou hors site de sols, de boues, de sédiments, ou d’effluents liquides afin de les décontaminés de : métaux lourds, solvants, hydrocarbures (HAP), produits phytosanitaires.
Les techniques à envisager
- La biodégradation
Se réalise par l’utilisation de la capacité de certains microorganismes à transformer un polluant en substrat (source de carbone, d'énergie).
- La bio-immobilisation
Se pratique par l’utilisation de la capacité de certains microorganismes (essentiellement des bactéries) à immobiliser un ou plusieurs composants présents à l'état soluble (Métaux et produits pétroliers).
- La biolixiviation
S’effectue en rendant solubles des polluants fixés ou piégés dans le sol (minerais, Cu, Cr, Fe, Pb, Zn, Co et phosphore) par l’action de microorganismes, puis les entraîner dans la phase aqueuse.
- La biorestauration
S’applique par l’ajout de nutriments (azote/phosphore) pour stimuler la croissance des microorganismes indigènes qui favorisent la dégradation des polluants (hydrocarbures pétroliers, HAP, métaux lourds).
- La bioaugmentation
Se fait par l’introduction de microorganismes allochtones capables de traiter les polluants en question (hydrocarbures lourds, HAP, PCB).
- La biostimulation
Se réalise par le réensemencement de populations prélevées sur le site et dont la croissance a été stimulée en laboratoire ou dans des bioréacteurs installés sur site (hydrocarbures pétroliers, HAP).
- L’injection d’eau oxygénée
L’application d’injection d'eau oxygénée (H2O2) et éventuellement de nutriments dans la zone insaturée via des galeries construites, suivi de la récupération de l’eau dans des puits de pompage
- Traitement en bioréacteur (bioslurry)
Création d’une boue épaisse en mettant la partie fine du sol dans l’eau et en ajoutant des nutriments pour stimuler la croissance de la population microbienne.
Un système d’aération est employé pour les procédés aérobies.
En fin de traitement, les phases liquides sont séparées et le sol est remis en place.
Les points forts de ces procédés
L’intérêt économique est que les coûts de traitement sont réduits.
L’intérêt technique est la possibilité de traitement d’une gamme diversifiée de polluants organiques et minéraux, à partir de nombreux microorganismes, identifiés et caractérisés, ayant une capacité de vivre dans des conditions extrêmes (pH, oxygénation, concentrations élevées de polluants..)
Les points faibles sont que dans la pratique les applications sont plus complexes à cause de
.. La concentration élevée de polluants qui peut ralentir le processus,
.. Les aléas du terrain : sa composition et ses propriétés,
.. Les conditions climatiques (les fluctuations saisonnières qui affectent le métabolisme des microorganismes).
.. La difficulté à trouver des sites pilotes pour valider les travaux de laboratoire.
Le niveau de développement
. Le stade expérimental est avancé (sites pilotes, serres, etc.)
. La caractérisation des bactéries existantes (propriétés, conditions optimales, etc.) est connue.
. L’identification de nouvelles souches bactériennes est à l’étude.
. Mais il y a peu d’applications à grande échelle.
La combinaison d’organismes
Le couplage Bioremédiation / Phytoremédiation peut-être parfois utile.
Les anciennes techniques évoluent peu
Ce sont des techniques de bioremédiation qui consistent à stimuler la population bactérienne endogène dans leur environnement ou dans un espace contrôlé.
Ces techniques biologiques sont désormais classiques.
Six procédés existent :
. Le « Bioventing » par ventilation, injection d’air et de nutriments dans le sol.
. Le « Biosparging »(le lavage)
. Une «Combinaison bioventing / biosparging » (de la ventilation et du lavage)
. Le « Pump and treat », un traitement du sol associé au traitement de la nappe phréatique.
. Le Biotertre (l’excavation et l’empilement des terres avant d’ajouter des microorganismes. Cela correspondant à une bioaugmentation).
. Le compostage. Ce procédé d’aération stimule la flore aérobie et optimisée par l’apport d’agents structurants (copeaux, bois, paille, fumier) et des populations fongiques dégradent les xénobiotiques (polluants organiques : HAP, BTEX, phénols)
L’hyper accumulation des métaux lourds dans les sols
L’hyper accumulation concerne un éventail large d’éléments en traces (As, Cd, Ni, Zn, Se...) mais seulement un petit nombre de plantes hyper accumulatrices sont présentes en climat tempéré (Europe). En France, des sites métallifères (gisements, anciennes mines ou fonderies) abritent une flore hyper accumulatrice et, en particulier, l’espèce Thlaspi caerulescens ou Tabouret calaminaire(Reeves et al. 2001). Si T.caerulescens est surtout connu pour sa propriété à accumuler le Zn, certaines populations possèdent aussi l’aptitude à concentrer le Cd, voire le Pb ou le Ni (Schwartz et al. 1998). Une récolte réalisée à partir d’une pelouse métallophyte naturelle permet d’atteindre une extraction de 10 kg de Zn par ha (Schwartz et al. 2001).
La plante accède à la fraction la plus mobile des métaux du sol et se comporte ainsi comme les autres espèces mais, compte tenu de sa capacité d’absorber les métaux, elle appauvrit cette fraction dans les sols et par conséquent réduit les risques de transfert des éléments toxiques vers les cibles sensibles, organismes et eaux (Gérard et al. 2000). Elle possède aussi une remarquable aptitude à développer ses racines préférentiellement dans les zones du sol où les métaux sont présents en forte concentration (Schwartz et al. 1999). La relative faible vitesse de croissance et la taille des individus tendent à limiter le rendement de l’extraction mais la plante répond positivement à la fertilisation azotée et soufrée par une augmentation de la production de biomasse (Schwartz et al. 2003).
Cette technologie « verte » offre un grand potentiel de développement pour le traitement des sols pollués par les métaux, qui ne peut être atteint que si toutes les étapes nécessitées par une culture sont maîtrisées, depuis la production de semences jusqu’au traitement de la biomasse. Pour un développement technologique durable, il est par conséquent indispensable de poursuivre les recherches qui permettent de répondre aux questions posées par la gestion d’une biomasse particulière et l’éventuel recyclage des métaux en production métallurgique. Dans ce cadre, le génie des procédés a certainement un rôle essentiel à jouer pour la construction de cette filière.
Principes et végétaux concernés
La notion d'hyper accumulation :
Tous les végétaux absorbent des éléments minéraux. Cependant, certains présentent la particularité de prélever en grande quantité un élément donné.
Pour évaluer cette hyper accumulation, le coefficient de transfert défini par la formule dessous est utilisée (Alloway,1995) :
Plus le coefficient est élevé, plus l'accumulation des métaux dans la plante est importante.
- Principales familles de végétaux hyper accumulateurs :
Il existe plus de 400 plantes hyper accumulatrices connues. Le tableau dessous donne une indication du nombre de familles et de variétés concernées par ce phénomène :
Les familles les plus rencontrées dans l'accumulation du Zn sont les Brassicacées, les Caryophyllacées, les Lamiacées et les Violacées. En ce qui concerne le Pb et le Cd il s'agit surtout des Brassicacées. Les espèces hyper accumulant le Cu et le Co sont peu nombreuses. Elles sont originaires du Zaïre. Les familles concernées sont les Lamiacées, les Astéracées, les Cypéracées, les Scrofulariacées et les Amarantacées. Le Ni est quant à lui hyper accumulé par les trois quarts des espèces connues. Elles appartiennent à des familles telles que les Brassicacées, les Scrophulariacées, les Euphorbiacées, les Saxifragacées et les Sapotacées. Ces listes ne sont pas exhaustives. (Bert,1999 ; Brooks, 1998 ; Anderson, 2000)
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.
Problèmes liés à la phytoextraction
Plusieurs problèmes sont 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 ;
Les plantes hyper accumulatrices 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 hyper accumulateurs peut nécessiter un équipement spécialisé.
La phytoextraction du plomb est rendu difficile en terre argileuse ; ce métal est adsorbé par ce milieu et devient indisponible.
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