Qu'est-ce que la phytoremédiation? Avantages et inconvénients de la phytoremédiation Types de phytoremédiation Scientifiquement, comment fonctionne la phytoremédiation? Récolte et destruction des plantes Biotechnologie et phytoremédiation Domaines actuels de recherche en phytoremédiation Phytoremédiation et ressources naturelles Développement durable et phytoremédiation Bibliographie

Qu'est-ce que la phytoremédiation?

La phytoremédiation consiste à utiliser la capacité naturelle des plantes à contenir, dégrader ou éliminer les produits chimiques toxiques et les polluants du sol ou de l´eau. On s´en sert pour éliminer les métaux, les pesticides, les solvants, les explosifs, le pétrole brut et les contaminants (les lixiviats) qui risquent de s'échapper des sites de décharge. Le terme phytoremédiation est composé de deux mots : phyto, qui signifie plante, et remédiation, qui signifie remise en état.

Les scientifiques étudient les différentes possibilités de la phytoremédiation en utilisant des plantes telles que le tournesol, l'ambroisie, le chou et géranium, ainsi que d'autres espèces moins connues. En raison des limites de la phytoremédiation (voir ci-dessous), les plantes sont souvent utilisées parallèlement avec d'autres technologies traditionnelles pour nettoyer les sites contaminés.

Avantages et inconvénients de la phytoremédiation

Avantages

• Sans danger pour l'environnement, économique et esthétiquement plaisant.
• Les métaux absorbés par les plantes peuvent être extraits de la biomasse des plantes récoltées et recyclés. La phytoremédiation peut servir à nettoyer une grande variété de contaminants.
• Peut réduire la pénétration des contaminants dans l'environnement en empêchant leur déversement dans les réseaux d´eau souterraine.

Inconvénients

• Processus lent, puisqu´il dépend du cycle naturel des plantes.
• La phytoremédiation a plus de succès lorsque la contamination se situe à proximité des racines des végétaux, en général à une profondeur de 1 à 1,80 m pour les plantes herbacées et de 3 à 4,5 m pour les arbres.
• Certaines plantes qui absorbent une grande quantité de métaux toxiques pourraient mettre en danger la chaîne alimentaire si des animaux les mangent.

Types de phytoremédiation

Il existe cinq principaux types de phytoremédiation, classés selon le genre de matériau visé – métaux ou produits chimiques organiques.

Pour la contamination par les métaux:

• Phytoextraction -- Dans ce processus, la plante absorbe les métaux lourds par la racine et les accumule dans la partie aérienne (les tiges et les feuilles). On emploie souvent des plantes dites hyperaccumulatrices pour leur capacité à extraire un grand volume de polluants de leur environnement périphérique. Les plantes sont ensuite récoltées et incinérées. On peut aussi récupérer les métaux de ces plantes.
  
  
• Rhizofiltration -- Cette méthode s'applique spécifiquement à la restauration des eaux de surface et souterraines polluées. Dans ce processus, les contaminants sont extraits, soit directement dans la plante qui les absorbe par la racine, ou indirectement par adsorption, ce qui signifie que des contaminants sont attirés et retenus par les racines. Des plantes cultivées dans de l'eau non polluée sont transplantées dans des eaux polluées. Lorsque les racines deviennent saturées de polluants, on les récolte pour les remplacer par de nouvelles plantes. L'utilisation de marais artificiels pour traiter les eaux usées et les produits de lixiviation de décharges est un exemple de rhizofiltration.
  
  
• Phytostabilisation – On utilise des plantes pour retenir les polluants du sol et de l´eau ou pour réduire leur mobilité dans l'environnement périphérique. Cette technique est réalisable par l'absorption ou l'adsorption des polluants par les racines de la plante, ou par la réduction de l'érosion du sol et de la poussière soulevée par le vent. C'est une méthode efficace pour empêcher la dispersion des métaux non biodégradables dans les eaux de surface ou souterraines.

Pour la contamination par les produits chimiques organiques:

• Phytotransformation -- Dans ce processus, la plante absorbe et décompose les produits chimiques organiques des sols et des eaux souterraines contaminés par ses réactions métaboliques.
  
  
• Biorestauration dans la rhizosphère (ou rhizodégradation) -- Les plantes stimulent la croissance de micro-organismes aux alentours de leurs racines (zone appelée rhizosphère) par la sécrétion de substances naturelles. Ces micro-organismes (levures, champignons et bactéries) dégradent les polluants par leurs réactions métaboliques.

Scientifiquement, comment fonctionne la phytoremédiation?

La phytoremédiation profite de la faculté naturelle des plantes d'absorber, d'accumuler ou de métaboliser les polluants du sol ou des autres milieux dans lesquels ils se développent. Les interactions entre ces plantes et les micro-organismes qui vivent dans le sol peuvent également contribuer à la phytoremédiation.

Dans leurs fonctions normales de croissance et de développement, les plantes absorbent et métabolisent naturellement certains métaux et produits chimiques organiques. Certains métaux, y compris le zinc, le cuivre et le fer, sont essentiels à la croissance des plantes. Certaines plantes, qualifiées d´hyperaccumulatrices, absorbent plus de métaux que d'autres, y compris des métaux qui ne semblent pas nécessaires aux fonctions végétales.

Pour de plus amples renseignements, veuillez consulter la section qui traite des différents types de phytoremédiation.

Récolte et destruction des plantes

Lorsque les plantes ont absorbé et accumulé les polluants, elles peuvent être récoltées et détruites.

Si les polluants chimiques organiques sont décomposés en molécules d'eau et de dioxyde de carbone, aucune méthode spéciale d'élimination des plantes n'est nécessaire.

L'incinération contrôlée est la méthode la plus courante pour éliminer les plantes qui ont absorbé de grandes quantités de polluants. Ce procédé produit des cendres qu´on peut enfouir dans des décharges appropriées. Si les plantes ont absorbé des métaux, l'incinération contrôlée produit des cendres ayant une forte teneur en métaux. Les chercheurs travaillent sur des méthodes permettant de récupérer les métaux d´origine de ces cendres.

Comme la phytoremédiation est une technologie relativement nouvelle, de nombreuses méthodes d'élimination et de récupération du métal sont à l'étude, notamment le séchage solaire, le compostage et la lixiviation.

Biotechnologie et phytoremédiation

On pense que plusieurs gènes différents sont impliqués dans l'absorption de métaux par les plantes. Ces gènes contrôlent la solubilité des métaux dans le sol qui entoure les racines, ainsi que les protéines responsables du transport des métaux dans les cellules des racines et jusqu'aux pousses de la plante.

Une meilleure connaissance des gènes, des mécanismes moléculaires et des rôles que les micro-organismes jouent dans la phytoremédiation permettra aux scientifiques de mieux utiliser les plantes pour nettoyer les sites pollués.

Domaines actuels de recherche en phytoremédiation

Les chercheurs examinent les mécanismes précis du transport des métaux dans les plantes et tentent de trouver les raisons qui expliquent que certaines plantes absorbent et tolèrent de grandes quantités de métaux toxiques alors que d'autres en sont incapables. Ils clonent certains gènes connus et modifient génétiquement certaines plantes pour les rendre tolérantes aux métaux toxiques. Dans certains cas, on modifie génétiquement des plantes avec des gènes bactériens. Par exemple, des chercheurs de l'Université de la Géorgie ont génétiquement modifié des peupliers jaunes avec le gène d'une bactérie qui résiste au mercure. En laboratoire, les arbres poussent dans des sols à forte concentration de mercure. Les chercheurs poursuivent ces études en serre.

Les scientifiques étudient également la biodiversité de sites pollués par les métaux dans tout le Canada. Ce travail servira à déterminer si on peut établir des banques de semences de ces espèces indigènes et si on peut les cultiver avec succès en serre. Par la suite, on pourrait dresser un inventaire des végétaux susceptibles d´être plantés dans d'autres sites pollués par les métaux.

Phytoremédiation et ressources naturelles

L'utilisation de la phytoremédiation et de ses technologies est envisagée par plusieurs industries, y compris celles de l'exploitation minière et pétrolière.

En 1997, les ouvriers de la Saskatchewan Federal Co-operatives Limited ont planté 203 peupliers dans une parcelle près de Kelvington, sur le terrain d'une station d'essence abandonnée dont le sous-sol était pollué par des produits pétroliers. Pour cette expérience, ils ont choisi des peupliers baumiers en raison de leur résistance, de leur vitesse de croissance et de leur disponibilité en Saskatchewan. Un peuplier adulte peut consommer jusqu'à 120 litres d'eau par jour.

Leur expérience a démontré que les arbres pouvaient survivre dans des zones à forte contamination pétrolière. Ils comptent mesurer la quantité de produits pétroliers qui reste dans le sol et prévoient obtenir des résultats dans 10 ans.

Développement durable et phytoremédiation

Pour qu'une technologie soit viable, elle doit être économique et compatible avec l'environnement. La phytoremédiation utilise les capacités et les systèmes des plantes pour nettoyer les sols et les eaux. C'est une technique beaucoup plus économique que les méthodes conventionnelles de restauration des sols contaminés, qui nécessitent le creusage de la zone contaminée, le transport de la terre vers un autre site pour le traitement chimique et l´incinération ou l´enfouissement. La phytoremédiation nécessite beaucoup moins de travail et ne perturbe aucunement l'environnement naturel du site contaminé. La phytoremédiation est un processus lent, mais c'est une excellente utilisation des ressources naturelles existantes.

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