phytoremédiation

phytoremédiation

phytoremédiation— consiste à utiliser des plantes et des micro-organismes associés à leurs racines pour nettoyer, fixer ou réduire la toxicité des sols, de l'eau et des sédiments contaminés. Elle est employée contre les métaux lourds, les produits pétroliers, certains pesticides, les solvants et autres polluants.héros.epa.gov)

Il est important de comprendre que les plantes ne « détruisent » pas toujours la pollution. Selon la technologie utilisée, elles peuvent :

extraire les polluants du sol ;

Gardez-le au niveau des racines ;

prévenir la propagation de la poussière et l'érosion ;

stimuler la décomposition microbienne ;

absorber la pollution de l'eau ;

transformer partiellement les composés organiques.

Principaux types de phytoremédiation

La phytoextraction ne réduit la teneur totale en métaux dans le sol que si la biomasse aérienne est régulièrement éliminée du site. La phytostabilisation, quant à elle, ne supprime pas les métaux, mais réduit leur mobilité et le risque de contact.19janvier2017snapshot.epa.gov)

1. Phytoextraction

La plante absorbe le métal par ses racines, le transfère à ses tiges et à ses feuilles, puis la biomasse est broyée et éliminée.

Une plante adaptée doit combiner :

résistance à la pollution ;

la capacité d'absorber l'élément souhaité ;

transfert de l'élément aux organes aériens ;

croissance rapide ;

biomasse suffisante ;

possibilité de récolte mécanisée.

Hyperaccumulateurs

Les hyperaccumulateurs sont des plantes capables d'accumuler des concentrations exceptionnellement élevées de certains métaux sans mourir.

Exemples :

L'un des inconvénients des plantes hyperaccumulatrices est leur biomasse souvent faible. Par conséquent, une plante peut contenir une grande quantité de métal par kilogramme de matière sèche, mais n'en extraire qu'une faible quantité par hectare.

Parfois, les plantes à croissance rapide et à accumulation modérée sont plus efficaces que les hyperaccumulatrices :

saule;

peuplier;

moutarde;

tournesol;

maïs;

miscanthus;

millet;

ray-grass.

Les études actuelles soulignent que, pour une efficacité optimale sur le terrain, il faut tenir compte à la fois de la concentration en métal dans la plante et du rendement total en biomasse.ScienceDirect)

2. Phytostabilisation

Il s'agit de la méthode la plus réaliste pour de nombreux sites contaminés par du plomb, des résidus miniers ou des métaux mixtes.

Végétation:

couvre le sol nu;

réduit la poussière ;

stoppe l'érosion par l'eau et le vent ;

retient la contamination dans la zone racinaire ;

forme progressivement un horizon organique ;

réduit le contact direct des personnes et des animaux avec le sol.

À cette fin, utilisez :

céréales vivaces;

fétuque;

ray-grass;

soupe;

graminées de roseau;

vivant;

peuplier;

un peu;

pin;

arbustes résistants aux conditions locales.

La phytostabilisation est souvent améliorée par l'ajout de biochar, de chaux, de phosphates, d'argile, de zéolite ou de compost pur. Cependant, le choix de l'additif se fait après des essais en laboratoire : un matériau peut fixer un métal tout en augmentant la mobilité d'un autre.

3. Rhizodégradation des produits pétroliers

Pour les polluants organiques, le travail principal est souvent effectué non pas par la plante elle-même, mais par les micro-organismes présents autour des racines.

Les racines se distinguent par :

Sahara;

acides organiques;

acides aminés;

enzymes;

cellules mourantes.

Cela augmente le nombre de bactéries et de champignons capables de décomposer les hydrocarbures.

Les plantes à système racinaire dense conviennent :

ray-grass;

fétuque;

luzerne;

trèfle;

millet;

miscanthus;

saule;

peuplier.

Les hydrocarbures pétroliers sont généralement plus biodégradables que les métaux lourds. Cependant, les fractions lourdes altérées et les HAP se décomposent lentement, parfois sur plusieurs années.héros.epa.gov)

4. Saule et peuplier

Les saules et les peupliers sont souvent utilisés en phytotechnologie en raison de :

croissance rapide ;

biomasse élevée ;

système racinaire profond et ramifié ;

capacité à consommer beaucoup d'eau ;

propagation simple par bouturage ;

possibilités de culture en rotations courtes.

Ils peuvent être utilisés pour :

interception des eaux contaminées ;

stabilisation des métaux ;

stimulation de la décomposition des produits pétroliers ;

création de bandes protectrices ;

restauration progressive de la structure du sol.

Cependant, ce ne sont pas des pompes universelles « tout métal ». Une part importante du contaminant peut rester dans les racines ou le sol. Leur efficacité dépend fortement de la variété de la plante, du pH, de la profondeur de la contamination et de la disponibilité du métal.

5. Moutarde et tournesol

Ces plantes sont souvent qualifiées de nettoyantes tout usage, mais leurs capacités sont généralement exagérées.

Moutarde

Avantages :

pousse rapidement ;

forme une biomasse suffisante ;

facile à nettoyer ;

peut absorber le cadmium, le zinc, le cuivre et certains autres éléments.

Limites:

L'efficacité dépend de la forme du métal ;

extrait mal le plomb fortement lié ;

peut mourir en cas de forte contamination ;

nécessite des semis annuels et un arrachage massif.

Tournesol

Avantages :

biomasse importante ;

racines développées;

nettoyage pratique ;

aptitude à la rhizofiltration de certaines eaux polluées.

Cependant, les résultats obtenus sur le terrain concernant le plomb sont souvent bien inférieurs aux affirmations courantes. Il convient de le considérer comme un composant d'un mélange test, et non comme une méthode de dépollution garantie.

6. Pourquoi le plomb est-il particulièrement difficile à maîtriser ?

Le plomb se lie souvent fortement aux particules du sol et à la matière organique. Par conséquent, sa concentration dans les feuilles peut rester faible même lorsqu'il est présent en grande quantité dans le sol.

Pour le plomb, c'est généralement plus rationnel :

recouvrir le sol de végétation ;

éliminer la poussière ;

ajuster le pH ;

lier les métaux avec des sorbants ;

ne cultivez pas de cultures vivrières ;

Si le risque est élevé, retirez ou isolez la couche arable.

Les tentatives visant à augmenter artificiellement la biodisponibilité du plomb par chélation peuvent accroître sa migration dans l'eau et engendrer un risque de contamination des eaux souterraines. Cette technologie n'est autorisée que dans le cadre d'une intervention technique contrôlée.

7. Le rôle de l'acidité du sol

La mobilité de nombreux métaux augmente dans les sols acides.

À mesure que le pH diminue, les éléments suivants peuvent devenir plus disponibles :

cadmium;

zinc;

nickel;

manganèse;

cuivre.

Par conséquent, le chaulage réduit parfois l'absorption des métaux par les plantes. Cependant, lors de la phytoextraction, une fixation excessive des métaux ralentit leur élimination.

Il existe une différence fondamentale :

poursécurité et stabilisationLes métaux ont généralement tendance à se lier ;

pourextraits végétauxIl convient de maintenir un certain niveau d'accessibilité ;

L'augmentation de la disponibilité n'est autorisée que si le lessivage et l'état de l'installation sont surveillés.

L'absorption est également influencée par la teneur en matière organique, le type d'argile, la teneur en humidité, les ions concurrents et la forme chimique du métal lui-même.mdpi.com)

8. Travail avec de la biomasse contaminée

Il s'agit d'une partie obligatoire du projet.

Après phytoextraction, les plantes ne sont plus considérées comme une simple masse verte, mais comme un matériau potentiellement contaminé.

C'est interdit :

laisser la masse fauchée sur le champ;

compostez-le avec du compost alimentaire ;

utiliser comme paillis ;

nourrir les animaux;

fabriquer de l'engrais avec ça ;

brûler dans un poêle domestique ;

transformés en aliments ou en cosmétiques.

Solutions possibles :

combustion spécialisée avec traitement des gaz de combustion ;

traitement par pyrolyse contrôlée ;

élimination en tant que matériau contaminé;

extraction des métaux à partir des cendres ;

phytoremédiation des métaux lorsque cela est économiquement viable.

Même après combustion, les métaux ne disparaissent pas – ils se concentrent dans les cendres.

9. Aménagement pratique du site

Étape 1. Examen

Des échantillons de sol sont prélevés :

sur une grille régulière ;

séparément des zones suspectes ;

à différentes profondeurs ;

à proximité des égouts, des bâtiments, des routes et des zones de stockage de matériaux.

On analyse non seulement la concentration totale, mais aussi, si possible, la fraction mobile des polluants.

Étape 2. Cartographie

Le site est divisé en zones :

faire le ménage;

pollution lumineuse ;

modéré;

fort;

lieux incontournables locaux.

Il est souvent plus rentable d'enlever ou d'isoler les taches très tenaces que de passer des décennies à les nettoyer avec des plantes.

Étape 3. Parcelles d'essai

Avant de planter toute la zone, on réalise plusieurs parcelles, par exemple :

mélange de céréales vivaces;

saule;

moutarde;

tournesol;

plante indigène locale;

contrôle sans plantes.

Après la saison, ils analysent :

sol;

racines;

tiges;

feuilles;

la quantité de biomasse obtenue.

Étape 4. Cycle principal

Un cycle comprend :

semis → croissance → analyse → élimination de toute la masse contaminée → élimination sûre → réanalyse du sol.

Pour les métaux, plusieurs cycles de ce type peuvent être nécessaires. La phytoremédiation est généralement plus adaptée aux contaminations de surface légères à modérées, lorsqu'il n'y a pas de menace immédiate pour les personnes ou les eaux souterraines. En cas de risques aigus, elle est trop lente.Nature)

10. Exemple du système d'usine DREVO

Premier niveau défensif

fétuque;

ray-grass;

litorne;

lotus;

Le trèfle – seulement s'il tolère bien la pollution.

Objectif : recouvrir le sol et stopper l'érosion.

Deuxième niveau d'extraction

Dans des graphiques séparés :

moutarde;

tournesol;

hyperaccumulateurs spécialisés ;

plantes locales résistantes aux métaux.

Objectif : Vérifier l'extraction réelle de chaque métal.

Le troisième niveau de l'arbre

saule;

peuplier;

bouleau;

aulne sur les sols appropriés.

Objectif : stabilisation en profondeur, interception de l'eau et formation d'un microclimat.

Couche microbienne

bactéries locales de la rhizosphère ;

champignons mycorhiziens ;

copeaux de bois pour la contamination organique ;

compost mûr et propre en dose contrôlée.

Que peut-on faire pousser après le nettoyage ?

La transition vers une alimentation végétale n'est pas déterminée par le nombre d'années écoulées, mais par des analyses répétées.

En attendant que la sécurité du site soit officiellement confirmée, il est préférable de l'utiliser pour :

graminées techniques ;

plantes ornementales;

bois énergétique ;

ceintures forestières protectrices ;

ne produire des semences que si leur innocuité est confirmée ;

La biodiversité sans animaux de pâturage.

Particulièrement indésirable sur les sols contaminés :

légumes à feuilles vertes;

racines;

champignons;

matières premières médicinales;

plantes fourragères;

Plantes pour l'alimentation infantile.

La principale conclusion

La phytoremédiation ne consiste pas à planter ponctuellement une « plante dépolluante », mais à mettre en œuvre un système ingénierie-biologique contrôlé :

Analyse de la pollution → sélection du mécanisme → sélection des plantes → surveillance de l'eau et du sol → élimination régulière de la biomasse → élimination sûre → analyses répétées.

L'application la plus fiable :

stabilisation de vastes zones légèrement polluées ;

contrôle de la poussière et de l'érosion ;

extraction progressive du cadmium, du zinc et du nickel ;

restauration des sols contaminés par le pétrole en association avec des micro-organismes ;

créer une barrière végétale autour des zones les plus polluées.