Phytoremédiation : principes de base et mise en oeuvre

1. Phytoremédiation: principes de base et mise en oeuvre Thomas Lambrechts Centre d’écologie urbaine, 19 février 2013

2. Phytoremédiation ? • Ensemble de techniques visant à remédier in situ des sols pollués via l’utilisation de plantes et d’amendements • Alternatives à des techniques dites conventionnelles pouvant être couteuses et pas toujours « environmentalfriendly » • Développées par de nombreuses équipes de recherche depuis de nombreuses années: énormément de progrès, connaissances, essais expérimentaux • Ne sont que très rarement employées pour la remédiation de sols pollués  Pourquoi ces phytotechnologies ne sont pas plus couramment utilisées par les pouvoirs publics et les sociétés privées ?

3. Obstacles à l’utilisation des phytotechnologies • Complexité des termes/techniques Conesa et al., 2012

4. Obstacles à l’utilisation des phytotechnologies • Complexité des termes/techniques • Peu de retours d’expériences de terrain  est ce que cela fonctionne réellement? • Peu de protocoles/lignes directrices  pour mon site, quels sont les techniques, plantes, pratiques adéquates ? • Difficulté de comparer le coût financier de la mise en application des techniques de phytoremédiation par rapport aux méthodes conventionnelles

5. Quelles sont les différentes techniques, et laquelle est adéquate pour mon site ? • Caractérisation du site • Types de polluants • Nombre de polluants • Concentrations • Localisation • Risques de dispersion • Conditions environnementales (facteurs limitants pour l’installation d’un couvert végétal ?) Organiques (+/- dégradables):hydrocarbures totaux, HAP, PCB, BTEX, solvants chlorés, pesticides, explosifs, … Inorganiques (persistants):éléments en trace métallique ou métaux lourds, radionucléides Facteurs clés: temps, profondeur racinaire, tolérance à la pollution

6. 2) Choix de la technique Arbre de décision ADEME, les phytotechnologies appliquées aux sites et sols pollués (2012) NB: les phytotechnologies peuvent être combinées à des technologies conventionnelles

7. 3) Phytostabilisation • Utilisation d’espèces végétales et d’amendements de manière à immobiliser les polluants dans le sol et à contrôler les sources de dispersion potentielles des contaminants Quels sites ? • Usage futur ? • Pression foncière ? Temps disponible ; valorisation d’un site désaffecté

8. 3) Phytostabilisation Quelles plantes ? • Tolérance aux polluants • Adaptation locale • Système racinaire important • Pérennité du couvert • Faible translocation aux parties aériennes • Facilité d’implantation et de récolte Adapté de ADEME, les phytotechnologies appliquées aux sites et sols pollués (2012) Essai Miscanthus à Tertre (SPAQuE)

9. compost chaux 3) Phytostabilisation Quels amendements ? zéolite Grenaille d’acier

10. 3) Phytostabilisation Quels itinéraires techniques / pratiques culturales ? • Travaux d’aménagements (nivelage, …) • Préparation du sol avant semis/transplantation • Irrigation • Fertilisation • Contrôle phytosanitaire • Très variable d’un site à l’autre, va fortement conditionner les coûts de la mise en œuvre Parcelles expérimentales (Universidad Politécnica de Cartagena, Espagne)

11. 3) Phytostabilisation Mise en œuvre • Chaque site est spécifique: il faut toujours faire des essais préliminaires pour choisir la bonne combinaison plante/amendements/pratiques culturales • Il faut envisager un monitoring régulier • Performance de la technique • Suivi des risques de dispersion • Modification des paramètres du sol et des plantes? • Penser à long terme (suivi phytosanitaire, …): augmente les coûts

12. 3) Phytostabilisation Applications Projets DIFPOLMINE et PHYTOPERF (La Combe du Saut, France) • Réhabilitation d’un site minier pollué par de l’As, via un ensemencement d’un mélange de graminées, de légumineuses et de plantes à fleurs et un apport de grenaille d’acier • Suivi des performances sur le long terme • http://extranet.groupeirhenvironnement.com/phytoperf/

13. 3) Phytostabilisation Applications Bois-Saint-Jean Tertre Vieille-Montagne • Réhabilitation de zones polluées par des métaux lourds via implantation de cultures de Miscanthus (projet SPAQuE avec collaboration Earth and Life Institute) • Valorisation de zones marginales

14. 4) Phytoextraction • Utilisation de plantes et d’amendements visant à transférer les polluants dans les parties aériennes de manière à dépolluer un sol contaminé Quels sites ?  Contraintes de la méthode • Temps disponible • Usage futur du site ? Pression foncière ? Le temps est un facteur très limitant pour la phytoextraction ! • Niveau de contamination et hétérogénéité Cette technique ne convient pas pour les sols fortement pollués / multi-pollués / à forte hétérogénéité  Monitoring (suivi des risques de dispersion) nécessaire tout au long du processus

15. 4) Phytoextraction Quelles plantes ? • Tolérance aux polluants • Adaptation locale • Biomasse aérienne et racinaire importante • Pérennité du couvert • Forte translocation aux parties aériennes • Facilité d’implantation et de récolte • Plantes hyperaccumulatrices (forte translocation – faible biomasse) • Plantes à forte production de biomasse (herbacées et arbres) Noccaea caerulescens (source: Wikimedia commons) Boutures de saule et d’aulne (source: Aricia Evlard) Alyssum murale (source: Oregon Dept. of Agriculture)

16. 4) Phytoextraction Quelles amendements ? • Augmenter la fraction phytodisponible ? Pour le moment, aucun amendement adéquat ! • Augmentation de la biomasse: engrais, … Quelles pratiques culturales ? Idem que phytostabilisation: aménagément du site, préparation du sol, irrigation, fertilisation, contrôle phytosanitaire Ne pas oublier le monitoring (suivi des risques de dispersion tout au long du processus) ! Mise en œuvre / Applications ? EDTA

17. 5) Phyto- et Rhizodégradation • Dépollution des sols contaminés par dégradation des polluants organiques en composés plus simples et moins toxiques via l’utilisation de plantes, d’amendements et des micro-organismes Phytodégradation Rhizodégradation Dégradation Absorption Phytotechnology Technical and Regulatory Guidance and decision trees, revised, ITRC, 2009

18. 5) Phyto- et Rhizodégradation • La bioremédiation est une technique couramment utilisée pour la dégradation des hydrocarbures ! Dégradation des hycrocarbures par mise en andains (Tertre, SPAQuE) • Inconvénients: manutention régulière et lourde, risques de dispersion (vent), aspect paysager •  Peuvent être contrecarrés par l’utilisation de plantes

19. 5) Phyto- et Rhizodégradation Quels sites ? • Temps disponible • Usage futur du site ? Pression foncière ? Le temps est pour cette technique nettement moins limitant ! • Niveau de contamination et hétérogénéité Limitation par: - niveau de tolérance des organismes et temps disponible - biodisponibilité des polluants - localisation de la profondeur

20. 5) Phyto- et Rhizodégradation Quelles plantes ? • Tolérance aux polluants • Adaptation locale • Biomasse aérienne et racinaire importante • Pérennité du couvert • Facilité d’implantation et de récolte • Effet direct ou indirect sur la dégradation des polluants Programme MULTIPOLSITE, GISFI (France) Adapté de ADEME, les phytotechnologies appliquées aux sites et sols pollués (2012)

21. 5) Phyto- et Rhizodégradation Quels amendements ? • Amendements chimiques et/ou organiques: stimuler biomasse végétale et l’activité microbienne • Amendements biologiques (bactéries, mycorhizes) Quelles pratiques culturales ? Idem que pour autres techniques: aménagement du site, préparation du sol, irrigation, fertilisation, contrôle phytosanitaire Ne pas oublier le monitoring ! Mise en œuvre / Applications ? Rhizodégradation des hydrocarbures (TOTAL / Haskoning / Earth and Life Institute )

22. Conclusions – Points clés 1) Complexité des termes/techniques  Simplification des termes: 3 grands groupes de techniques 2) Peu de retours d’expériences de terrain  est ce que cela fonctionne réellement?  Pas mal de techniques maintenant au stade de démonstrations sur le terrain Cfr exemples dans cette présentation et chez les prochains intervenants 3) Peu de protocoles/lignes directrices  pour mon site, quels sont les techniques, plantes, pratiques adéquates ?  Quelques espèces végétales, pratiques, itinéraires techniques mis en avant, mais toujours en phase d’investigation/amélioration. Projets européens visant à l’élaboration de guidelines 4) Difficulté de comparer le coût financier de la mise en application des techniques de phytoremédiation par rapport aux méthodes conventionnelles  Coûts difficiles à évaluer, conditionnés par la spécificité du site

23. Conclusions – Points clés • Nécessité de faire des tests préliminaires avant mise en œuvre  synergie entre les groupes de recherche universitaires et le secteur privé • Nécessité d’avoir plus de retours d’expériences, et de réaliser des monitorings  autre possibilité de synergie • Intérêt de combiner les techniques de phytoremédiation avec d’autres techniques, pour pallier aux inconvénients inhérents à chaque technologie • Ajouter une plus-value économique à la remédiation (biodiesel, bois-énergie, …): valorisation de terres marginales sans rentrer en compétition avec la production de nourriture

24. Merci pour votre attention !