La phytoremédiation, une solution pour la remédiation de sols pollués, est une approche qui utilise des plantes associées à des microorganismes pour dépolluer les sols.

Des sols fortement pollués

De nombreuses activités humaines telles que la combustion d’énergies fossiles, les activités minières, l’urbanisation, des pratiques agricoles (utilisation de phytosanitaires ou l’irrigation) ou encore certains procédés industriels engendrent la production de polluants organiques persistants (hydrocarbures polyaromatiques, biphényles polychlorés…etc) et inorganiques (métaux lourds). A l’échelle globale, il a été estimé qu’entre 10 et 20 millions de sites pouvaient être considérés comme pollués. Une fois produits, ces polluants se retrouvent alors dans les sols qui, par lessivage, peuvent se retrouver dans les ressources en eau (nappes phréatiques, rivières…etc). Les populations humaines locales vont alors être exposées à ces polluants via l’inhalation de poussières provenant de ces sites, par la consommation d’eaux ou d’aliments contaminés ou bien par absorption cutanée. Cette exposition peut engendrer de nombreux problèmes de santé publique. Par exemple, on sait qu’une exposition aux métaux lourds comme le plomb ou le mercure provoque des dommages neurologiques ainsi que des lésions sur le foie ou les reins.

Dans ce contexte, il est donc primordial d’identifier des solutions efficaces pour la remédiation de ces sols pollués afin d’éviter tout problème de santé publique. Plusieurs techniques sont aujourd’hui disponibles pour l’élimination des polluants organiques et inorganiques des sols. On peut trouver des techniques physico-chimiques mais la grande majorité de ces techniques requiert, au préalable, l’excavation des substrat pollués, engendrant de forts coûts économiques ainsi qu’une forte déstabilisation du milieu. De plus, ces techniques sont extrêmement énergivores et compliquées à mettre en place. D’autres solutions sont alors envisageables comme les différentes techniques de phytoremediation. Cette dernière est une approche de gestion d’un site pollué en utilisant des végétaux associés aux microorganismes du sols pour maitriser la pollution des sols en tirant parti de leur faculté à concentrer, immobiliser ou dégrader certaines substances indésirables de leur environnement pour le dépolluer.

La phytoremédiation, c’est quoi ?

La phytoremédiation est une technique efficace et économique permettant la renaturation de sites pollués tout en conservant les propriétés du sol (fertilité). Il existe plusieurs mécanismes de dépollution utilisant les capacités des espèces végétales : la phytostabilisation, la phytoextraction, la phytovolatilisation, la phytofiltration, et la phytodégradation et la rhizodégradation.

Phytostabilisation

La phytostabilisation permet de réduire la mobilité des polluants dans l’environnement, notamment au niveau du système racinaire. Par exemple, les espèces végétales peuvent immobiliser les métaux lourds des sols via la complexation, la précipitation ou la transformation des métaux lourds en composés moins toxiques. A termes, la phytostabilisation réduit les risques de lessivage des polluants dans les nappes phréatiques ainsi que leur accumulation dans les organismes.

Phytoextraction

La phytoextraction est l’absorption des polluants du sol (ou de l’eau) par les parties racinaires des espèces végétales. Ces polluants sont, par la suite, transférés dans les parties aériennes de l’individu (tiges, feuilles ou fruits). Cette technique est particulièrement efficace pour la prise en charge des métaux lourds. En effet, il a été démontré que certaines espèces végétales sont des hyperaccumulateurs, c’est-à-dire qu’elles sont capables d’extraire une grande quantité dans leurs tissus. Par exemple, Alyssum murale et Noccae caerulescens, espèces appartenant à la famille des Brassicacées, peuvent contenir plus de 1000 mg.kg^-1 de nickel tandis que les espèces non accumulatrices contiennent entre 0,01 et 5 mg.kg^-1. Il existe également des espèces hyperaccumulatrices pour la majorité des métaux lourds (mercure, sélénium, cadmium, cuivre, chrome, plomb, zinc et manganèse).

Phytovolatisation

La phytovolatilisation est l’absorption des polluants du sol par les espèces végétales puis leur conversion métabolique au sein de l’individu en composés volatils. Ces composés seront alors relâchés dans l’atmosphère. Cette technique est particulièrement utile pour les polluants organiques et certains métaux lourds comme le sélénium ou le mercure. Néanmoins, une fois dans l’atmosphère, ces polluants peuvent de nouveau se redéposer dans l’environnement et l’utilisation de la phytovolatilisation est assez controversé actuellement.

Phytodégradation et rhizodégradation

La phytodégradation et la rhizodégradation concernent uniquement les polluants organiques, étant donné que les métaux lourds ne sont pas biodégradables. Pour la phytodégradation, les polluants vont être accumulés dans les tissus végétaux. Une fois absorbés, ils vont être détoxifiés, principalement par réaction enzymatique (déhalogénase et oxygénase). La rhizodégradation suit le même procédé mais les polluants organiques vont être pris en charge par les microorganismes de la rhizosphère (correspondant à la zone autour du système racinaire). L’activité des microorganismes de la rhizosphère est bien plus importante que celle des microorganismes ne subissant pas l’influence du système racinaire, grâce à la production d’exsudats racinaires de la part des espèces végétales. Cela améliore le processus de dépollution.

Rhizofiltration

La rhizofiltration est l’absorption des polluants contenus dans les effluents agricoles ou industriels et dans les eaux de surface par les racines des espèces végétales. Ainsi, le mouvement des polluants dans les eaux souterraines (nappes phréatiques) est limité.

Quelle est l’efficacité de la phytoremédiation ?

De nombreux paramètres jouent un rôle dans l’efficacité des différentes techniques de phytoremédiation. Tout d’abord, il faut connaitre la nature de la pollution du site ainsi que sa concentration. Il est également important de déterminer la fraction des polluants qui est biodisponible, soit, la fraction qui peut être réellement absorbée par les espèces végétales. Il est donc indispensable de réaliser une étude des paramètres physico-chimiques du sol, au préalable, avant toute implantation d’une solution de phytoremédiation.

Une fois ces informations récoltées, il faut sélectionner les espèces végétales les plus adéquates en fonction de la pollution en présence. En effet, chaque espèce végétale possède différentes capacités de tolérance face aux polluants. Par exemple, il a été démontré que les espèces du genre Salix, Betula et Populus (espèces utilisées dans nos plantations) sont très efficaces pour la phytoremédiation, notamment les métaux lourds. Malgré tout, il faut garder à l’esprit que même si ces espèces sont capables de tolérer et de dépolluer les sols, on constate généralement, une diminution de la croissance des individus.

Les actions de Treeseve en renaturation de terrains dégradés

Chez Treeseve, nous avons expérimenté de travailler sur des terrains dégradés et/ou pollués, comme c’est le cas à Metz. Sur d’anciens bâtiments militaires, aujourd’hui détruits,  nous avons mis en place une plantation forestière très dense et très variée. Des analyses de sols ont montré que ce terrain contenait des teneurs anormales de métaux lourds tels que du cadmium, du cuivre, du plomb et du zinc ainsi qu’en hydrocarbures aromatiques polycycliques. Cette pollution n’est pas répartie de manière homogène sur le terrain.

Notre but, avec la plantation forestière de ce terrain pollué, est de phytostabiliser les polluants inorganiques (métaux lourds) au niveau des racines. Cela va réduire leur mobilité et empêcher leur transfert à d’autres compartiments (nappes phréatiques par exemple). De plus, le système racinaire des espèces végétales tend à augmenter l’activité bactérienne et fongique des sols, principaux acteurs de la rhizodégradation.  Cela permet de prendre en charge la pollution organiques (hydrocarbures).