Le saule Pourquoi est-il un bon candidat dans la remédiation douce des sols contaminés ? Aricia Evlard PhD Student Gx ABT, ULg aevlard@gmail.com Operation Tournesol 19 Fev 2013

Basée sur les mécanismes de tolérance développés par la plante La phytoremédiation Utilisation des plantes et leur microflore associée Bloquer et/ou extraire des contaminants environnementaux  métaux lourds : Cd, Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cr, As, Basée sur les mécanismes de tolérance développés par la plante Tolérance Aptitude de certaines plantes à survivre dans un environnement où les concentrations en métaux lourds seraient toxiques pour d’autres.(Tilstone & Macnair, 1997; Macnair et al., 2000) Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Pas de symptômes toxicité Couleur normale Symptômes toxicité Carence Mort Kieffer et al., 2009. Combining Proteomics and Metabolite Analyses To Unravel Cadmium Stress-Response in Poplar Leaves. Journal of Proteome Research, 8, 400–417. Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Mécanismes de tolérance Accumulation Séquestration cellulaire (foliaire, tige) Détoxification = Tolérance par accumulation Exclusion Séquestration cellulaire racinaire min. Pas de transfert aérien = Tolérance par exclusion Piégeage Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Techniques de phytoremédiation Phytoextraction Accumulation Séquestration cellulaire (foliaire, tige) Détoxification = Tolérance par accumulation Production importante de biomasse Forte accumulation des métaux lourds Miscanthus, maïs, colza,… Ligneux (peuplier, saule, aulne) Exclusion Séquestration cellulaire racinaire min. Pas de transfert aérien = Tolérance par exclusion Phytostabilisation Piégeage Blocage des polluants Limite le lessivage vers les nappes phréatiques Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Ecolirimed : Développement d'une filière d'écotypes ligneux (saule, aulne) pour la fixation durable et la phytoremédiation des berges de cours d'eau. Aspect phytosanitaire : impact Phytophtora alni sur l’aulne Aspect phytoremédiation : étude de la tolérance du saule et de l’aulne aux métaux lourds ecoliri.cra.wallonie.be Le saule ? Pourquoi ? Espèce pionnière (tolérance à des conditions environnementales difficiles) Grande production de biomasse (jusqu’à 10 t.ha-1.an-1) Accumulateur de métaux lourds au niveau aérien + racines Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Présentation des essais Croissance ? Mesures de tolérance ? Teneurs en métaux ? Operation Tournesol 19 Fev 2013 photos : A.Evlard (LTE, GXABT-ULg)

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Voici quelques résultats… Croissance variable Capacité de tolérance (mesures physiologiques et protéomique) 3. Teneurs en métaux variables Les clones de saule produisant le plus de biomasse concentrent le moins de métaux (µg/g) Extraction plus élevée (quantité extraite µg) Oui, mais après ? Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Solution 1 La phytoEXTRACTION Operation Tournesol 19 Fev 2013

Que faire avec ces saules ? Privilégie la production de biomasse = technique de culture Taillis à Courte Rotation (TCR) + biomasse  + extraction Valorisation énergétique Récolte : 3-5 ans Biomasse : 10 t/ha.an Rejets

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Et les métaux dans le bois ? Voie « Valorisation énergétique »   Législation du bois « propre » ? Ou déchets ? Une étude de faisabilité s'imposait ! Comparaison des teneurs obtenus aux les teneurs en métaux dans les déchets de bois usagés/traités définie par la loi (le modèle) Tour d'horizon des législations européennes...rien en Belgique ! Les teneurs en ML sont tellement faibles que la législation considérerait le bois comme du bois propre. Théoriquement permise mais risque d’émissions. Intégration aux circuits de valorisation industrielle (épuration des fumées absente au niveau domestique....) Récupération des métaux (recyclage dans le cycle des métaux) Voie « Valorisation matière » Cimenterie, panneaux de particules, papeterie,… Faisabilité économique Operation Tournesol 19 Fev 2013

Production biomasse [Cd]plante Minéralomasse Le saule permet-il d’assainir mon terrain ? Résultats issus d’essais en lysimètres : besoin d’essais in situ Nos résultats + littérature : capacité d’extraction sur base teneurs totales La minéralomasse (g M.ha-1) = biomasse (kg.ha-1) x [M] plante (g.kg-1) Production biomasse (t.ha-1.an-1) [Cd]plante (mg Cd.kg-1) Minéralomasse (g Cd.ha-1.an-1) 15 2,2 33 (Greger & Landberg, 1995) Technique lente : 100 à 600 ans (5 à 0,5 mg Cd/kg teneur totale) Operation Tournesol 19 Fev 2013 Operation Tournesol 19 Fev 2013 12

La phytoSTABILISATION Solution 2 La phytoSTABILISATION Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 TCR avec des clones « stabilisateurs » Limite l’accumulation aérienne Améliore la qualité du bois, combustion domestique ? Concentration des polluants dans un endroit connu (racines, profil du sol) Limite le lessivage vers les nappes et la dispersion aérienne Operation Tournesol 19 Fev 2013

Essais de plantation sur site contaminé Suisse, Suède, Angleterre, Pologne, Belgique Bonne installation des espèces ligneuses Efficace sur sol moyennement contaminé (6mgCd/kg) Phytostabilisation :  Adaptée à la réhabilitation des sites industriels désaffectés Fixer les polluants tout en valorisant ces sites contaminés d’un point de vue biologique, esthétique et/ou récréatif. Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Projet in situ Pollution du sol ↓ < VI mais > VS « Pas d’urgence » Gestion des risques Intérêts de la phytostabilisation Depuis 20 ans, site en jachère, « laisser-aller » Gestion des risques Via occupation du site raisonnée Via occupation du temps du projet 3. Site exploité même si le projet d’aménagement est mis en attente (aspect économique du ttcr) 4. Limite les manipulations du sol : qualité des informations sur le site. Operation Tournesol 19 Fev 2013

Operation Tournesol 19 Fev 2013 Valorisation du site Aspect biologique Fixation de la pollution Aide à la dégradation des polluants organiques Ecosystèmes et biodiversité Diversité des écotypes Aspect économique et social Exploitation de la biomasse par TTCR Implication du comité de quartier Aspect esthétique et récréatif Aspect didactique (visite des écoles, architectes, etc…) Operation Tournesol 19 Fev 2013