Au cours des dernières décennies, la pollution des sols est devenue une préoccupation majeure à l’échelle mondiale. Les activités industrielles, les pratiques agricoles intensives et l’élimination inappropriée des déchets ont tous contribué à ce problème croissant. Heureusement, la science a fourni une solution innovante et respectueuse de l’environnement pour le traitement des sols pollués : la phytorémédiation.
Qu’est-ce que la Phytorémédiation ?
La phytorémédiation est une méthode de dépollution des sols qui utilise les plantes pour éliminer, contenir, ou rendre moins nuisibles les contaminants environnementaux dans le sol ou l’eau. Les plantes utilisées pour la phytorémédiation sont sélectionnées en fonction de leur capacité à extraire, stabiliser, ou dégrader les polluants spécifiques présents.
Comment fonctionne la Phytorémédiation ?
Pour une meilleure compréhension du fonctionnement de la phytorémédiation, il est nécessaire de se pencher sur les mécanismes précis que les plantes utilisent pour nettoyer les environnements pollués. La capacité des plantes à absorber, transporter, accumuler et même transformer les polluants est le principe fondamental de la phytorémédiation. Ces processus sont les suivants :
Phytoextraction (ou phytaccumulation) : Ici, les plantes absorbent les contaminants (généralement des métaux ou des radionucléides) du sol à travers leurs racines. Ces contaminants sont ensuite transportés jusqu’aux tiges et aux feuilles de la plante. La phytoextraction fonctionne mieux avec les contaminants qui sont solubles dans l’eau, car ils sont plus facilement disponibles pour l’absorption par les racines de la plante. Les plantes qui sont particulièrement douées pour accumuler des contaminants spécifiques sont souvent appelées “hyperaccumulateurs”. Une fois ces plantes récoltées et retirées, la concentration de contaminants dans le sol diminue.
Phytostabilisation : Cette méthode implique l’utilisation de plantes pour immobiliser les contaminants, principalement les métaux, dans le sol et les sédiments, limitant ainsi leur mobilité et leur biodisponibilité*. Les plantes peuvent le faire en provoquant des changements physiques et chimiques qui aident à immobiliser les contaminants, par exemple en modifiant le pH du sol ou en libérant des substances qui peuvent se lier et immobiliser les contaminants. Cela empêche la migration des contaminants vers l’eau souterraine ou la surface du sol, réduisant ainsi le risque d’exposition.
*La biodisponibilité d’un polluant est la mesure de sa capacité à être absorbé et utilisé par les organismes vivants. Cela détermine à quel point le polluant peut causer des dommages dans un organisme vivant comme l’humain.
Phytodégradation (ou phytotransformation) : Dans ce processus, les plantes absorbent les contaminants organiques du sol, comme les pesticides ou les hydrocarbures, et les dégradent en composés moins toxiques ou non toxiques grâce à leur métabolisme interne. Les enzymes produites par les plantes décomposent les contaminants en molécules plus petites qui sont ensuite incorporées dans les tissus végétaux ou libérées dans l’air ou le sol.
Phytovolatilisation : C’est un processus par lequel les plantes absorbent les contaminants de l’eau ou du sol et les transforment en une forme volatile qui est ensuite libérée dans l’atmosphère. Bien que ce processus puisse sembler simplement déplacer le problème de la pollution, dans certains cas, il peut être utile, notamment lorsque les plantes transforment les contaminants en composés moins nocifs avant leur libération.
Rhizofiltration : C’est un processus où les plantes, généralement les plantes aquatiques ou les plantes cultivées hydroponiquement, absorbent, concentrent et précipitent les contaminants de l’eau à travers leurs racines. Ce processus est particulièrement utile pour la dépollution des eaux souterraines et des eaux de surface.
Chacun de ces processus a ses propres avantages et inconvénients, et ils ne sont pas tous adaptés à tous les types de contaminants ou de situations environnementales. La sélection de la bonne plante et du bon processus dépend de nombreux facteurs, y compris le type de contaminant, la géographie du site, le climat, le type de sol et le but de la dépollution.
Quels végétaux planter pour dépolluer son sol ?
Dans cette partie, nous explorerons différentes plantes qui ont prouvé leur efficacité en matière de phytorémédiation.
Tournesol (Helianthus annuus)
Le tournesol est bien connu pour sa capacité à éliminer les radionucléides du sol, en particulier le césium-137 et le strontium-90. C’est pourquoi les tournesols ont été largement utilisés pour nettoyer les zones affectées par les catastrophes nucléaires de Tchernobyl et de Fukushima. De plus, les tournesols peuvent également éliminer les métaux lourds tels que le plomb, l’arsenic, le zinc, le chrome et le cuivre du sol.
Saule (Salix spp.)
Les saules sont très efficaces pour éliminer une variété de polluants du sol, notamment les métaux lourds, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les composés organochlorés et les nitrates. Leur croissance rapide et leur capacité à tolérer une large gamme de conditions de sol font du saule une excellente option pour la phytorémédiation.
Fétuque élevée (Festuca arundinacea)
La fétuque élevée est une espèce de graminée qui est souvent utilisée pour stabiliser les sols contaminés par les métaux. Elle peut résister à des niveaux élevés de plomb, de zinc, de cuivre, de cadmium et de nickel, ce qui en fait une option idéale pour les sites contaminés par les métaux lourds.
Séneçon du Cap (Senecio inaequidens)
Originaire d’Afrique du Sud, le séneçon du Cap est une plante résistante qui peut accumuler de grandes quantités de zinc, de cuivre et de nickel dans ses feuilles. Elle peut être utilisée pour nettoyer les sols contaminés par ces métaux, bien qu’elle doive être gérée soigneusement car elle est considérée comme une espèce invasive dans certaines régions.
Roseau commun (Phragmites australis)
Le roseau commun est une plante aquatique qui est souvent utilisée pour la phytoremédiation des eaux et des sols contaminés par les métaux lourds et les nitrates. Les roseaux sont particulièrement efficaces pour éliminer le cadmium, le chrome, le plomb, le zinc et le cuivre du sol.
Moutarde indienne (Brassica juncea)
La moutarde indienne est une autre plante qui a prouvé sa capacité à accumuler les métaux lourds dans ses tissus. Elle peut être utilisée pour nettoyer les sols contaminés par le plomb, le cadmium, le zinc, le cuivre, le nickel et le chrome.
Alfalfa (Medicago sativa)
L’alfalfa, aussi connue sous le nom de luzerne, est une plante légumineuse qui peut fixer l’azote atmosphérique dans le sol, améliorant ainsi la qualité du sol. Elle est également capable de tolérer et d’accumuler les métaux lourds, ce qui en fait une excellente option pour la phytorémédiation des sols pollués.
Ail des ours (Allium ursinum)
L’ail des ours est connu pour sa capacité à accumuler du nickel, un métal lourd. Cette plante peut aider à nettoyer les sols contaminés par ce métal.
Consoude (Symphytum officinale)
La consoude est une plante qui peut absorber une grande quantité de potassium, mais aussi d’autres minéraux comme le calcium et le phosphore. En raison de cette capacité, elle est souvent utilisée dans le processus de phytorémédiation.
Tabac (Nicotiana tabacum)
Le tabac a une forte capacité à absorber des métaux lourds tels que le plomb et le cadmium du sol. Il est donc souvent utilisé dans les programmes de phytorémédiation.
Pissenlit (Taraxacum officinale)
Le pissenlit est une plante communément rencontrée qui peut aider à dépolluer le sol. Il peut notamment éliminer des métaux lourds tels que le cadmium, le cuivre, le plomb et le zinc.
Fougère aigle (Pteridium aquilinum)
La fougère aigle est connue pour sa capacité à éliminer l’arsenic du sol, ce qui en fait une option utile pour la phytorémédiation des sols contaminés par cet élément.
Thlaspi (Thlaspi caerulescens)
Le Thlaspi est une plante particulièrement efficace pour éliminer le zinc, le plomb et le cadmium du sol. Elle est souvent utilisée dans les zones contaminées par ces métaux lourds.
Osier (Salix viminalis)
L’osier est une autre plante connue pour sa capacité à éliminer les métaux lourds du sol. Il est souvent utilisé pour dépolluer les sols contaminés par le plomb, le zinc, le cuivre, le cadmium et d’autres métaux lourds.
Mustard blanc (Sinapis alba)
Le mustard blanc a la capacité d’absorber les métaux lourds du sol, notamment le plomb et le cadmium.
Marronnier d’Inde (Aesculus hippocastanum)
Le marronnier d’Inde est utilisé dans le processus de phytorémédiation pour dépolluer les sols contaminés par des métaux lourds tels que le plomb, le cadmium, le zinc et le cuivre.
Bouleau (Betula spp.)
Le bouleau est connu pour sa capacité à dépolluer les sols contaminés par le mercure et d’autres métaux lourds.
Maïs (Zea mays)
Le maïs est une autre plante utilisée dans la phytorémédiation, en particulier pour les sols contaminés par le zinc et le cuivre.
Peuplier (Populus spp.)
Les peupliers sont souvent utilisés pour la dépollution des sols contaminés par une variété de polluants, notamment des métaux lourds et des hydrocarbures.
Herbe de vétiver (Chrysopogon zizanioides)
L’herbe de vétiver est une plante tropicale qui a été utilisée pour éliminer une variété de polluants du sol, y compris le plomb, le cadmium, le zinc, le cuivre et le nickel.
Colza (Brassica napus)
Le colza est souvent utilisé pour éliminer les métaux lourds, en particulier le plomb et le cadmium, des sols contaminés.
Citrouille (Cucurbita pepo)
La citrouille a été utilisée pour éliminer les métaux lourds du sol, en particulier le plomb.
Il est à noter que ces plantes doivent être utilisées avec précaution et dans le cadre d’un plan de gestion du sol bien conçu, car elles absorbent et accumulent des substances potentiellement toxiques. Il est essentiel de ne pas les utiliser pour l’alimentation humaine ou animale après qu’elles aient été utilisées pour la dépollution.
Gestion des plantes après la Phytorémédiation
Après avoir été utilisées pour la phytorémédiation, ces plantes auront absorbé une quantité significative de polluants. Il est crucial de gérer correctement ces plantes pour éviter la redistribution des polluants dans l’environnement.
1. Élimination en centre :
L’une des méthodes les plus courantes pour gérer les plantes après la phytorémédiation consiste à les éliminer de manière sécuritaire. Cela peut être réalisé en les mettant dans des sites d’enfouissement sécurisés.
2. Extraction des métaux :
Une autre méthode consiste à extraire les métaux des plantes après la phytorémédiation. Ce concept relativement récent et prometteur, appelée “phytoextraction” ou “phytomining”, peut être utilisée pour récupérer des métaux économiquement valables tels que l’or ou le platine à partir de plantes qui ont été cultivées sur des sols contenant ces métaux.
Une fois ces plantes récoltées, les métaux peuvent être récupérés et utilisés pour diverses applications industrielles.
Cependant, l’extraction des métaux des plantes est un processus complexe qui nécessite une technologie avancée. Le processus d’extraction peut varier en fonction du type de métal et de la plante, mais il comprend généralement les étapes suivantes :
Récolte des plantes : Après la phytorémédiation, les plantes sont récoltées et séchées.
Traitement des plantes : Les plantes séchées sont ensuite traitées pour libérer les métaux. Cela peut impliquer un processus d’incinération, où les plantes sont brûlées pour créer des cendres riches en métaux.
Extraction des métaux : Les métaux sont ensuite extraits des cendres à l’aide de divers procédés chimiques. Par exemple, les cendres peuvent être traitées avec des acides ou des solvants pour dissoudre les métaux, qui peuvent ensuite être précipités, purifiés et récupérés.
Purification des métaux : Les métaux récupérés sont ensuite purifiés pour éliminer les impuretés résiduelles.
Alors que le processus d’extraction des métaux est prometteur, il présente également des défis. La technologie nécessaire pour extraire les métaux des plantes est coûteuse et complexe, et la quantité de métaux que les plantes peuvent accumuler à partir du sol est souvent relativement faible. De plus, le traitement des plantes et l’extraction des métaux peuvent présenter des risques environnementaux si elles ne sont pas correctement gérées.
Cependant, malgré ces défis, l’extraction des métaux après la phytorémédiation présente un potentiel considérable pour le recyclage des métaux et la gestion durable des sols contaminés.
3. Valorisation énergétique :
Une troisième option est la valorisation énergétique. Dans ce processus, les plantes sont utilisées comme biomasse pour produire de l’énergie. Cette option peut être particulièrement intéressante pour les plantes qui ont une forte teneur en biomasse, mais elle nécessite également une technologie appropriée pour gérer les cendres et les émissions produites pendant la combustion.
4. Compostage :
Dans certains cas, les plantes peuvent être compostées après la phytorémédiation. Cependant, ce processus doit être soigneusement contrôlé pour s’assurer que les polluants ne sont pas libérés dans l’environnement pendant le compostage.
Dans tous les cas, il est essentiel de suivre les règlementations locales et nationales concernant la gestion des déchets et des polluants. La meilleure option dépendra de la nature du polluant, de la quantité de plantes à gérer, des ressources disponibles, et des règlementations locales et nationales. En conclusion, la phytorémédiation représente une alternative prometteuse aux méthodes traditionnelles de dépollution des sols. Son potentiel à la fois économique et environnemental pourrait faire de cette technique un élément clé de la stratégie mondiale pour faire face à la pollution croissante des sols.
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