PHYTOREMÉDIATION: TYPES, AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS - LA BIOLOGIE - 2025

La phytoremédiation est l'ensemble des pratiques technologiques utilisant des plantes vivantes et leurs microorganismes associés pour l'assainissement environnemental du sol, de l'eau et de l'air.

Les technologies de phytoremédiation utilisent la capacité naturelle de certaines plantes à absorber, concentrer et métaboliser des éléments et des composés chimiques présents dans l'environnement en tant que polluants. Les plantes peuvent être utilisées pour l'extraction, l'immobilisation et la stabilisation, la dégradation ou la volatilisation de contaminants.

Figure 1. Phytoremédiation sur le terrain. Source.: Flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Le sol, les eaux de surface et souterraines, ainsi que l'atmosphère peuvent être contaminés à la suite de certains processus naturels - tels que l'érosion géologique, l'activité volcanique, entre autres -, ainsi que sous l'effet des activités humaines (industrielles, agricoles, eaux usées, etc.) exploitation minière, construction, transport).

Les émissions et effluents industriels, les déchets, les explosifs, les produits agrochimiques (engrais, herbicides, pesticides), les pluies ou les dépôts acides, les matières radioactives, entre autres, sont des facteurs de pollution issus des activités humaines.

La phytoremédiation apparaît comme une technologie peu coûteuse, efficace et acceptée publiquement pour l'emprunt de divers types de contamination environnementale.

Le mot «phytoremédiation» vient du grec «phyto», qui signifie plante vivante, et du latin «remediare» qui signifie rétablir l'équilibre; c'est-à-dire retrouver l'état d'équilibre grâce à l'utilisation de plantes.

Types de phytoremédiation

Les technologies de phytoremédiation sont basées sur les processus physiologiques des plantes et des microorganismes qui leur sont associés, tels que la nutrition, la photosynthèse, le métabolisme, l'évapotranspiration, entre autres.

Selon le type de polluant, le degré de contamination du lieu et le niveau d'élimination ou de décontamination nécessaire, les techniques de phytoremédiation sont utilisées comme mécanisme de confinement des contaminants (techniques de phytostabilisation, rhizofiltration), ou comme mécanisme d'élimination (techniques phytoextraction, phytodégradation et phytovolatilisation).

Figure 2. Types de phytoremédiation. Source: Townie (Arulnangai et Xavier Dengra de l'extension originale en.png), de Wikimedia Commons

Ces techniques de phytoremédiation comprennent:

Phytodégradation

Cette technique, également appelée phytotransformation, consiste à sélectionner et à utiliser des plantes capables de dégrader les polluants qu'elles ont absorbés.

Lors de la phytodégradation, des enzymes spéciales que possèdent certaines plantes provoquent la décomposition des molécules des composés polluants, les transformant en molécules plus petites, non toxiques ou moins toxiques.

Les plantes peuvent également minéraliser les polluants en composés simples et assimilables, tels que le dioxyde de carbone (CO ₂) et l'eau (H ₂ O).

Des exemples de ce type d'enzyme sont la déshalogénase et l'oxygénase; le premier favorise l'élimination des halogènes des composés chimiques et le second oxyde les substances.

La phytodégradation a été utilisée pour éliminer les explosifs, tels que le TNT (trinitrotoluène), les pesticides organochlorés et organophosphorés, les hydrocarbures halogénés, entre autres contaminants.

Rhizoremédiation

Lorsque la dégradation des polluants est produite par l'action de microorganismes qui vivent dans les racines des plantes, la technique d'assainissement est appelée rhizoremédiation.

Phytostabilisation

Ce type de phytoremédiation est basé sur des plantes qui absorbent les polluants et les immobilisent à l'intérieur.

Ces plantes sont connues pour réduire la biodisponibilité des polluants grâce à la production et à l'excrétion par les racines de composés chimiques qui inactivent les substances toxiques par des mécanismes d'absorption, d'adsorption ou de précipitation-solidification.

De cette manière, les polluants ne sont plus disponibles dans l'environnement pour les autres êtres vivants, leur migration vers les eaux souterraines et leur dispersion vers de plus grandes superficies de sols sont évitées.

Certaines plantes qui ont été utilisées en phytostabilisation sont: Lupinus albus (pour immobiliser l'arsenic, As et cadmium, Cd), Hyparrhenia hirta (immobilisation du plomb, Pb), Zygophyllum fabago (immobilisation du zinc, Zn), Anthyllis Vulneraria (immobilisation du zinc, plomb et cadmium), Deschampia cespitosa (immobilisation du plomb, du cadmium et du zinc) et Cardaminopsis arenosa (immobilisation du plomb, du cadmium et du zinc), entre autres.

Phytostimulation

Dans ce cas, on utilise des plantes qui stimulent le développement de micro-organismes qui dégradent les polluants. Ces micro-organismes vivent dans les racines des plantes.

Phytoextraction

La phytoextraction, également appelée phytoaccumulation ou phytosequestration, utilise des plantes ou des algues pour éliminer les contaminants du sol ou de l'eau.

Une fois que la plante ou l'algue a absorbé les produits chimiques polluants de l'eau ou du sol et les a accumulés, ils sont récoltés sous forme de biomasse et généralement incinérés.

Figure 3. Phytoremédiation dans les piscines, réhabilitation d'une mine d'uranium abandonnée. Le Portugal. Source: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Les cendres sont déposées dans des endroits spéciaux ou des décharges de sécurité ou sont utilisées pour récupérer des métaux. Cette dernière technique s'appelle l'herboristerie.

Plantes hyper-accumulatrices

Les organismes capables d'absorber des quantités extrêmement élevées de polluants du sol et de l'eau sont appelés hyperaccumulateurs.

Des hyperaccumulateurs d'arsenic (As), de plomb (Pb), de cobalt (Co), de cuivre (Cu), de manganèse (Mn), de nickel (Ni), de sélénium (Se) et de zinc (Zn) ont été signalés.

La phytoextraction des métaux a été réalisée avec des plantes telles que Thlaspi caerulescens (extraction de cadmium, Cd), Vetiveria zizanoides (extraction de zinc Zn, cadmium Cd et plomb Pb), Brassica juncea (extraction de plomb Pb) et Pistia stratiotis (extraction d'argent Ag, mercure Hg, nickel Ni, plomb Pb et zinc Zn), entre autres.

Phytofiltration

Ce type de phytoremédiation est utilisé dans la décontamination des eaux souterraines et de surface. Les polluants sont absorbés par les micro-organismes ou par les racines, ou sont fixés (adsorbés) sur les surfaces des deux.

Figure 4. Croissance des racines au laboratoire, en milieu liquide. Source: pixabay.com

En phytofiltration, les plantes sont cultivées avec des techniques hydroponiques et lorsque la racine est bien développée, les plantes sont transférées dans des eaux polluées.

Certaines plantes utilisées comme phytofiltres sont: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda et Polygonum punctatum.

Phytovolatilisation

Cette technique fonctionne lorsque les racines des plantes absorbent l'eau polluée et relâchent les polluants transformés sous forme gazeuse ou volatile dans l'atmosphère, par la transpiration des feuilles.

L'action phytovolatilisante du sélénium (Se) des plantes, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus et Chara canescens ainsi que la capacité à transpirer du mercure (Hg), de l'espèce végétale Arabidopsis thaliana est connue.

Avantages de la phytoremédiation

• L'application des techniques de phytoremédiation est beaucoup moins chère que la mise en œuvre des méthodes de décontamination conventionnelles.
• Les technologies de phytoremédiation sont efficaces appliquées dans de vastes zones avec des niveaux de contamination moyens.
• Etant des techniques de décontamination in situ, il n'est pas nécessaire de transporter le milieu contaminé, évitant ainsi la dispersion de polluants par l'eau ou l'air.
• L'application des technologies de phytoremédiation permet la récupération de métaux précieux et d'eau.
• Pour appliquer ces technologies, seules les pratiques agricoles conventionnelles sont nécessaires; La construction d'installations spéciales n'est pas nécessaire, ni la formation de personnel qualifié pour sa mise en œuvre.
• Les technologies de phytoremédiation ne consomment pas d'énergie électrique et ne produisent pas d'émissions de gaz à effet de serre polluantes.
• Ce sont des technologies qui préservent le sol, l'eau et l'atmosphère.
• Ce sont les méthodes de décontamination ayant le plus faible impact environnemental.

Inconvénients et limites

• Les techniques de phytoremédiation ne peuvent avoir d'effet que dans la zone occupée par les racines des plantes, c'est-à-dire dans une zone et une profondeur limitées.
• La phytoremédiation n'est pas totalement efficace pour empêcher le lessivage ou la percolation de contaminants dans les eaux souterraines.
• Les techniques de phytoremédiation sont des méthodes de décontamination lentes, car elles nécessitent un temps d'attente pour la croissance des plantes et des microorganismes qui leur sont associés.
• La croissance et la survie des plantes utilisées dans ces techniques sont affectées par le degré de toxicité des polluants.
• L'application des techniques de phytoremédiation peut avoir des effets négatifs sur les écosystèmes où elles sont mises en œuvre, en raison de la bioaccumulation de polluants dans les plantes, qui peuvent ensuite passer dans les chaînes alimentaires par les consommateurs primaires et secondaires.

Références

1. Carpena RO et Bernal MP. 2007. Clés de la phytoremédiation: phytotechnologies pour la récupération des sols. Écosystèmes 16 (2). Mai.
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