PIEGEACHLOR

La contamination des sols par des polluants organiques persistants (POP) peut générer des effets néfastes tant pour l’Homme que pour les écosystèmes. L'atténuation naturelle de ces contaminants persistants est insuffisante pour rétablir une situation acceptable avec le temps. Parmi les options de gestion disponibles, deux scénarios co-existent : des sols très pollués sur des surfaces faibles compatibles avec des actions de remédiation intensives ou des changements d'usage ; des sols moins  pollués mais couvrant des surfaces importantes et support d'usage établi. Pour cette deuxième catégorie, le postulat du projet Piegeachlor est qu'une stratégie de séquestration serait la plus efficiente. Cette stratégie s'appuie sur le fait que ces polluants hydrophobes ont une forte affinité pour la matière organique (MO) du sol, avec laquelle ils se lient. 

L’affinité des POP avec la matière organique explique leur accumulation dans les horizons de surface tout en conservant une certaine biodisponibilité. Les POP peuvent donc avoir des effets néfastes, soit sur le biote qui interagit avec la MO du sol, soit après transfert trophique sur des cibles plus distantes comme l'Homme notamment par la voie alimentaire. L'hypothèse scientifique du projet est que l'utilisation d'une MO exogène, plus condensée que la MO endogène permettrait d'établir un piégeage moins réversible de ces POP, donc de réduire leur biodisponibilité et donc leurs potentiels effets néfastes.

L'objectif du projet est d'acquérir des connaissances sur la capacité d'une gamme de MO condensées à séquestrer les POP présents dans les sols, ceci afin de pouvoir établir des scénarios de gestion de sols pollués notamment dans des approches de pollution résiduelle ou diffuse. 

Le projet s’est déroulé en étudiant d’une part différentes MO condensées (du compost au charbon activé en passant par les biochars), d’autre part une gamme de compartiments biotiques cibles potentielles des effets néfastes (microorganismes, vers, végétaux et poule) et enfin une gamme de POP aux propriétés physicochimiques contrastées (CLD, PCB et PCDD/F). Cette démarche visait à garantir une certaine généricité des résultats, ce qui passait par l'analyse du comportement d'un trio (polluant, cible, MO exogène). Le choix des différentes cibles biologiques comme celui des polluants sont argumentés, sur la base des interactions fines avec la MO, de pertinence ou de représentativité. Le choix d'une gamme de MO a pour objectif de faire varier le rapport efficacité/coût. Pour analyser ces interactions le projet s'articule en 3 étapes majeures qui s'enchaînent logiquement. La première est basée sur la caractérisation de MO variées par une méthode basée sur une combinaison d'outils et conduite de manière homogène. De cette étape découle une première sélection de MO. La deuxième étape établit la capacité de ces MO retenues à piéger le polluant (isothermes de sorption-désorption), vis-à-vis de cibles biologiques en utilisant des sols artificiels. Elle est complétée par une extraction par un chélatant, censé estimer in vitro la disponibilité. La dernière étape est identique à la deuxième mais en utilisant un sol naturel contaminé. La méthode utilisée est basée sur la réduction de la biodisponibilité, évaluée soit sur la base de concentrations dans le tissu cible, soit sur la base des effets.

Les essais réalisés dans ce projet montrent que plusieurs des matrices ont une capacité à réduire cette mobilisation et pourraient donc être utiles dans une perspective de stabilisation. Ainsi, les charbons activés ont montré une forte capacité à séquestrer les 3 familles de POP étudiées. Ceci a été démontré pour les trois types d’essai (disponibilité environnementale, biodisponibilité pour la courgette ou la poule pondeuse) en ce qui concerne la chlordécone, mais seulement chez la poule pondeuse pour les familles polychlorobiphényles et dioxines-furanes. En outre, les biochars d’origine ligneuse ne permettent pas une réduction significative du transfert vers le biote. A cela s’ajoute le fait que le lien établi avec ces biochars relève potentiellement d’une interaction avec des parties carbonées moins récalcitrantes (chaînes aliphatiques, carboxyliques) à la biodégradation dans le sol, qui pourrait amener à une érosion du pouvoir séquestrant sur un temps long. 

Application et valoristaion :

Ces travaux montrent qu’il n’existe pas de matrice carbonée capable de séquestrer une large gamme de molécules avec la même efficacité puisque celle-ci repose sur une interaction entre les propriétés intrinsèques de la matrice et celles du contaminant. Or la contamination des sols est souvent le fait de complexe de contaminants, aux propriétés diverses. Cette observation a déjà été faite au sein de l’éventail de contaminants choisi dans ce projet alors que les molécules avaient beaucoup de points communs. Ceci amène à poser la question de l’usage non pas d’une seule matrice de séquestration mais peut être d’une combinaison d’entre elles afin de fournir à chacune un milieu favorable à son piégeage physique ou à une liaison chimique, qui seraient suffisants pour limiter sa disponibilité.

Université de Lorraine (coordinateur), INRA-EcoSys, INRA-LAS, IRD, Carbo France

Début et fin de projet : Mars 2017 à Mars 2020