Phytotechnologies pour la gestion des sols pollués par les métaux

Dans le monde, des milliers de sites pollués sont répertoriés en héritage de plusieurs décennies d’activités industrielles. Ce phénomène engendre des préoccupations sociétales en lien avec les potentiels impacts sanitaires. Parmi les différents polluants présents dans les sols, les éléments traces métalliques (notés ETM), tels que le plomb (Pb), le cadmium (Cd), le cuivre (Cu), le zinc (Zn), le chrome (Cr), le cobalt (Co), le nickel (Ni), etc., sont largement observés à l’échelle globale en raison de leurs nombreuses utilisations et de leur haute persistance. (Éco)toxiques à concentration plus ou moins élevée selon la nature de l’élément et plus ou moins biodisponibles selon leur spéciation chimique, ces polluants engendrent une dégradation des écosystèmes sols et des risques sanitaires potentiels.

En Europe, les évolutions structurelles du secteur industriel conduisent à l’arrêt de nombreuses exploitations et donc à l’augmentation des friches industrielles. En effet, le nombre de sites présentant des activités potentiellement polluantes, en activité ou à l'arrêt, se situe à environ 3 millions . Près de 250 000 sites du secteur minier, industriel ou encore militaire peuvent nécessiter un traitement urgent. Si les tendances actuelles se poursuivent, sans modification de la législation, les chiffres rapportés ci-dessus devraient augmenter de 50 % en 2025 . Très diversifiés et hétérogènes, ces sols sont des composants majeurs des écosystèmes urbains. Ainsi, les pressions démographiques et foncières en zones urbanisées incitent à reconvertir ces friches et rendent prioritaire la gestion des sites et sols pollués. Le développement de techniques durables de gestion des terres excavées et de traitement des sols qui restent sur site est donc un enjeu important. Le groupe international SUITMA (Soils in Urban, Industrial, Traffic, Mining and Military Areas) œuvre en ce sens en regroupant différentes équipes de recherche travaillant sur cette thématique.

Contrairement à la qualité de l’eau ou de l’air, la qualité des sols n’est pas réglementée par une loi cadre en Europe. Ceci résulte en particulier de l’hétérogénéité du sol et de la différence entre concentration totale en polluant et fraction biodisponible. La qualité des sols va donc être prise en compte de façon non spécifique dans différents textes relatifs à l’eau, aux déchets, aux installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE en France) ou à la gestion des substances chimiques en Europe . Les phytotechnologies qui utilisent des plantes tolérantes pour extraire, stabiliser ou volatiliser les ETM permettent à la fois de réduire les risques environnementaux et sanitaires et favorisent la refonctionnalisation des sols dégradés. Ces techniques sont relativement peu coûteuses par rapport aux autres techniques de remédiation des sols et respectueuses du fonctionnement du sol . Malgré la variabilité des coûts, ceux-ci sont estimés à 10 euros la tonne de sol traité pour les phytotechnologies contre 60 pour des techniques physiques. Cependant, ces traitements par phytotechnologies sont de longue durée (plusieurs années et même souvent plusieurs décennies) et nécessitent un suivi dans le temps (le paragraphe 3.1 présente les outils couramment utilisés pour le monitoring et l’évaluation de l’efficacité d’un traitement par phytoremédiation) ainsi que la mise en place de filières pour traiter les plantes contaminées et des efforts de communication auprès des populations surtout dans le cas de la phytostabilisation qui n'extrait pas, mais stabilise les polluants dans le sol. L’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) a développé pour ce faire l’outil « Comrisk », la boîte à outils de la communication sites et sols pollués :

https://hal.archives-ouvertes.fr/ineris-00973360/.

En France, la gestion des sites pollués est une priorité du Grenelle de l’environnement. Depuis les années 90, la politique de gestion des sites et sols pollués s’est attachée à recenser et à hiérarchiser les sites pollués en fonction de leur niveau de pollution dans une base de données appelée « BASOL » et gérée par le ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie (MEDDE). En 2013, 5 408 sites sont recensés comme pollués ou potentiellement pollués. Plus de la moitié des sites (3 117) sont sous surveillance et la pollution est avérée avec un impact environnemental ou sanitaire mesuré pour 2 777 sites (51 %). D'après BASOL , le plomb est l'ETM le plus souvent rencontré sur les sites pollués : 12,7 %.

La gestion des sites et sols pollués s’appuie, depuis 2007, sur l’évaluation des risques en fonction de l’usage des sites . La loi Grenelle II vise à achever l’inventaire des sites pollués « historiques » afin d’établir les priorités d’action (présence de points d’eau, populations sensibles exposées…). Les techniques de dépollution par les plantes seront de préférence utilisées, car elles impactent positivement les fonctions et la structure du sol. Les enjeux appliqués sont les suivants : acquérir des connaissances sur les mécanismes de tolérance et d’accumulation des plantes candidates en phytotechnologies et évaluer leur aptitude à tolérer, à immobiliser ou à extraire les polluants et à améliorer leurs capacités d'absorption. Les enjeux en recherche concernent les mécanismes aux niveaux physiologique, biochimique et moléculaire des phénomènes d’absorption, d'adsorption ou d’exclusion des polluants au niveau racinaire, leur translocation vers les parties aériennes, leur stockage, ou encore les mécanismes de détoxification intracellulaires.

Cet article est consacré à la remédiation des sols pollués par les ETM grâce aux phytotechnologies. Il débute par une description des origines, impacts et questions liées à la présence d’ETM dans les sols. La réglementation des sites et sols pollués en France est présentée avec ses principaux objectifs et outils. Puis les évolutions en cours de ces outils sont présentées : (i) utilisation de tests d’écotoxicité et calculs d’écoscores en complément des tests classiques de lixiviation réalisés pour le classement des terres excavées ; (ii) évaluation des risques sanitaires avant et après réhabilitation. Les différentes phytotechnologies sont décrites avec leurs avantages et limites. Des exemples concrets illustrent les concepts : cas de la réhabilitation d’une friche en zone urbaine, phytostabilisation assistée sur un site multicontaminé. Finalement une ouverture sur l’avenir et des évolutions technologiques possibles sont proposées.