Phytoremédiation
Phytoremédiation
Description
La phytoremédiation est un processus de bioremédiation qui utilise divers types de plantes pour éliminer, transférer, stabiliser et / ou détruire les contaminants dans le sol et les eaux souterraines.Il existe plusieurs types de phytoremédiationmécanismes. Ce sont :
1. Biodégradation de la rhizosphère. Dans ce processus, la plante libère des substances naturellesà travers ses racines, fournissant des nutriments aux micro-organismes du sol. Les microorganismes améliorent la dégradation biologique.
2. Phyto-stabilisation. Dans ce processus, les composés chimiques produits parla plante immobilise les contaminants plutôt que de les dégrader.
3. Phyto-accumulation (également appelée phyto-extraction). Dans ce processus, les racines des plantes absorbent les contaminantsalong avec d’autres nutriments et de l’eau. La masse de contaminants n’est pas détruite maisse termine dans les pousses et les feuilles de la plante. Cette méthode est principalement utilisée pourdes masses contenant des métaux. Sur un site de démonstration, les métaux solubles dans l’eau sont absorbés par des espèces végétales sélectionnées pour leur capacité à absorber de grandes quantités de plomb (Pb). Les métaux sont stockés dans les pousses aériennes des plantes, qui sont récoltées et soit fondues pour un recyclage / valorisation potentiel des métaux, soit éliminées en tant que déchets dangereux. En règle générale, les métaux facilement disponibles pour l’absorption par les plantes comprennent le cadmium, le nickel, le zinc, l’arsenic, le sélénium et le cuivre. Les métaux modérément biodisponibles sont le cobalt, le manganèse etle fer. Le plomb, le chrome et l’uranium ne sont pas très biodisponibles. Le plomb peut être rendu beaucoup plus biodisponible par l’ajout d’agents chélateurs aux sols. De même, la disponibilité de l’uranium et du radio-césium 137 peut être améliorée à l’aide d’acide citrique et de nitrate d’ammonium, respectivement.
4. Systèmes Hydroponiques de Traitement des Cours d’Eau (Rhizofiltration). La rhizofiltration est similaire à la phyto-accumulation, mais les plantes utilisées pour le nettoyage sont cultivées dans des serres avec leurs racines dans l’eau. Ce système peut être utilisé pour le traitement ex situ des eaux souterraines. Autrement dit, les eaux souterraines sont pompéesà la surface pour irriguer ces plantes. Les systèmes hydroponiques utilisent généralement un milieu de sol artificiel, tel que du sable mélangé à de la perlite ou de la vermiculite. Comme les racines deviennent saturées de contaminants, elles sont récoltées et éliminées.
5. Phyto-volatilisation. Dans ce processus, les plantes absorbent de l’eau contenant des contaminants organiques et libèrent les contaminants dans l’air à travers leurs feuilles.
6. Phyto-dégradation. Dans ce processus, les plantes métabolisent etdétruire les contaminants dans les tissus végétaux.
7. Commande hydraulique. Dans ce processus, les arbres remédient indirectement en contrôlant le mouvement des eaux souterraines. Les arbres agissent comme des pompes naturelles lorsque leurs racines descendent vers la nappe phréatique et établissent une masse racinaire dense qui absorbe de grandes quantités d’eau. Un peuplier, par exemple, sort du sol 30 gallons d’eaupar jour, et un bois de coton peut absorber jusqu’à 350 gallons par jour.
Les plantes les plus utilisées et étudiées sont les peupliers. L’US Air Force a utilisé des peupliers pour contenir du trichloréthylène (TCE) dans les eaux souterraines. Dans l’Iowa, l’EPA a démontré que les peupliers agissaient comme des pompes naturelles pour empêcher les herbicides, les pesticides et les engrais toxiques des cours d’eau et des eaux souterraines. Le Corps des ingénieurs de l’Armée américaine a expérimenté des plantes de zones humides pour détruire des composés explosifs dans le sol et les eaux souterraines. Les espèces submergées et les espèces à feuilles flottantes (pondweed coontailand et arrowhead, respectivement) ont diminué le trinitrotoluène (TNT) à 5 % de la concentration initiale. Les plantes submergées ont pu réduire les niveaux de RDX (Royal DemolitionExplosive) de 40%, et lorsque la dégradation microbienne a été ajoutée, le RDX a diminué de 80%. Les tournesols, utilisant la rhizofiltration, ont été utilisés avec succès pour éliminer les contaminants radioactifs de l’eau des étangs lors d’un essai à Tchernobyl, en Ukraine.
Limites et préoccupations
La toxicité et la biodisponibilité des produits de biodégradation ne sont pas toujours connues.
Les sous-produits de dégradation peuvent être mobilisés dans les eaux souterraines ou bio-accumulés chez les animaux. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer le devenir de divers composés dans le cycle métabolique des plantes afin de s’assurer que les déjections et les produits végétaux ne contribuent pas à des produits chimiques toxiques ou nocifs dans la chaîne alimentaire.
Les scientifiques doivent déterminer si les contaminants qui s’accumulent dans les feuilles et le bois des arbres sont libérés lorsque les feuilles tombent à l’automne ou lorsque du bois de chauffage ou du paillis des arbres sont utilisés.
L’élimination des plantes récoltées peut poser un problèmesi elles contiennent des niveaux élevés de métaux lourds.
La profondeur des contaminants limite le traitement. La zone de traitement est déterminée par la profondeur des racines de la plante. Dans la plupart des cas, il est limité aux sols peu profonds, aux cours d’eau et aux eaux souterraines. Pomper l’eau du sol et l’utiliser pour irriguer les plantations d’arbres peut traiter les eaux souterraines contaminées trop profondes pour être atteintes par les racines des plantes. Là où un labourage pratique et profond, pour rapprocher les métaux lourds qui ont pu descendre dans le sol des racines, peut être nécessaire.
En général, l’utilisation de la phytoremédiation est limitée aux sites où les concentrations de contaminants sont plus faibles et où les sols, les cours d’eau et les eaux souterraines sont contaminés. Cependant, les chercheurs constatent quel’utilisation d’arbres (plutôt que de plantes plus petites) leur permet de traiter la contamination profonde car les racines des arbres pénètrent plus profondément dans le sol.
Le succès de la phytoremédiation peut êtresaison, selon l’emplacement. D’autres facteurs climatiques influenceront également sonefficacité.
Le succès de l’assainissement dépend de l’établissement d’une communauté végétale sélectionnée. L’introduction de nouvelles espèces végétales peut avoirramifications écologiques répandues. Il devrait être étudié au préalable etmonitorisé. De plus, l’établissement des plantes peut nécessiter plusieursaisons d’irrigation. Il est important d’envisager une mobilisation supplémentaire des contaminants dans le sol et les eaux souterraines pendant cette période de démarrage.
Si les concentrations de contaminants sont trop élevées, les plantes peuvent mourir.
Certaines phytoremédiations transfèrent la contamination à travers les milieux (p. ex. du sol à l’air).
La phytoremédiation n’est pas efficace pour des contaminants fortement absorbés tels que les biphényles polychlorés (BPC).
La phytoremédiation nécessite une grande surface de terre pour l’assainissement.
Applicabilité
La phytoremédiation est utilisée pour l’assainissement des métaux, des radionucléides, des pesticides, des explosifs, des combustibles, des composés organiques volatils (COV) et des composés organiques semi-volatils (COV). Des recherches sont en cours pour comprendre le rôle de la phytoremédiation dans l’assainissement du perchlorate, un contaminant qui a été démontré persistant dans les systèmes de surface et d’eaux souterraines. Il peut être utilisé pour nettoyer les contaminants présents dans le sol et les eaux souterraines. Pour les substances radioactives, des agents chélateurs sont parfois utilisés pour rendre les contaminants susceptibles d’être captés par les plantes.
État du développement technologique
La phytoremédiation est un vaste type de technologie qui a été démontré avec succès pour certains contaminants et est expérimentale pour d’autres.
Liens Web
http://www.itrcweb.org/Documents/PHYTO-3.pdf
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4-3.html
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4-33.html
http://www.rtdf.org/public/phyto/protocol/protocol99.htm
http://www.cluin.org/download/citizens/citphyto.pdf
http://el.erdc.usace.army.mil/phyto/
https://portal.navfac.navy.mil/portal/page/portal/NAVFAC/NAVFAC_WW_PP/NAVFAC_NFESC_PP/ENVIRONMENTAL/ERB/PHYTO
https://ert2.navfac.navy.mil/printfriendly.aspx?tool=Phytoremediation
http://t2.serdp-estcp.org/t2template.html#tool=Phytoremediation&page=Overview( contient la liste des plantes utilisées pour certains contaminants)
Autres ressources et démonstrations
Voir http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for une liste d’autres ressources Web de phytoremédiation.
À l’Installation de gestion des déchets mixtes du site de la rivière Savannah (SRS), le Département de l’Énergie des États-Unis a mis en œuvre un système de phytoremédiation intensif pour l’eau tritiée. SRS a construit un étang de rétention pour gérer les eaux souterraines lorsqu’elles se déversent à la surface, et utilise une forêt ancienne pour transpirer l’eau tritiée. Il a un système de pipeline étendu avec des têtes d’arrosage disposées près du sol.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor une liste de 165 sites où phyto a été utilisé. Voir également http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
Voir http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor une description de la capture hydraulique d’un panache de TCE à l’aide de peupliers.
Voir http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor un document de recherche sur la phytoremédiation des métaux.
Voir http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
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