Les Biotechnologies et l'environnement : contexte et historique
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La biotechnologie environnementale utilise les innovations de la biotechnologie et de la microbiologie pour résoudre les problèmes environnementaux. On parle aussi de " bio-restauration" qui consiste à utiliser des organismes vivants pour nettoyer les sols et les eaux contaminés.
La bio-restauration repose en général sur l'activation du processus microbien naturel et l'utilisation de micro-organismes. Le terme bio-restauration regroupe deux mots : bio, diminutif de biologie et restauration, qui signifie remise en état. La phytoremédiation, l'utilisation de végétaux pour nettoyer l'environnement, est un cas particulier de bio-restauration. Elle fait l'objet d'une partie distincte dans ce chapitre.
Historiquement un des exemples le plus connu concerne la bio-restauration in situ utilisée à large échelle après le naufrage du pétrolier Exxon Valdez en Alaska (1989). On a procédé à des apports massifs d’azote et de phosphore afin de provoquer une croissance rapide des micro-organismes qui éliminent les hydrocarbures biodégradables.
Appontement de l'Exxon Valdez
Actuellement les biotechnologies environnementales sont surtout portées par l'industrie du pétrole et le traitement de l'eau avec la décontamination des sites pollués, le traitement et le recyclage des déchets et des odeurs, le traitement de l'eau, la surveillance des agents pathogènes dans l'environnement et les énergies renouvelables. . Elles bénéficient d'un fort engouement de la part des industriels et du public. Cependant, les biotechnologies environnementales en sont encore au stade de la recherche scientifique. Elles n'ont pas donné naissance jusqu'ici à des solutions techniques commercialisables.
La réussite des biotechnologies environnementales dépend également de la mise en place d'une législation favorisant les avancées scientifiques et les développements technologiques qui visent à minimiser l'impact de la société humaine sur l'environnement.
L'étude de la phytoremédiation porte aussi bien sur la recherche dans la nature d'espèces résistant à des concentrations très élevées de produits toxiques (afin de constituer des banques de semences) que sur l'analyse des mécanismes moléculaires impliqués. Le génie génétique est utilisé couramment pour introduire des gènes de résistance provenant de bactéries ou de mammifères. Par exemple, des chercheurs de l'Université de la Géorgie ont génétiquement modifié des peupliers jaunes avec le gène d'une bactérie qui résiste au mercure. En laboratoire, les arbres poussent dans des sols à forte concentration de mercure. Les études sont actuellement menées en serre.
Jusqu'ici, les expériences de phytoremédiation exploitent des plantes qui sont naturellement résistantes parce qu'elles piègent les toxiques ou qu'elles les dégradent. Une espèce d'arbres intéresse particulièrement les chercheurs: le peuplier.
Par exemple, en 1997, la Saskatchewan Federal Cooperatives Limited a fait planté 203 peupliers dans une parcelle près de Kelvington, sur le terrain d'une station d'essence abandonnée dont le sous-sol était pollué par des produits pétroliers. La quantité résiduelle de produits pétroliers a été mesurée au bout de 10 ans et comparée à celle des parcelles non traitées. Les résultats sont très satisfaisants. L'espèce utilisée pour cette expérience était le peuplier baumier en raison de sa résistance, de sa vitesse de croissance et de sa disponibilité en Saskatchewan.
Cette expérience fait ressortir la longueur des délais nécessaires pour obtenir un bon résultat par phytoremédiation. C'est le principal inconvénient de cette méthode qui, par ailleurs, est beaucoup plus économique que les techniques conventionnelles de traitement de l'eau ou des sols contaminés.
En résumé, la phytoremédiation est un processus lent, mais c'est une excellente utilisation des ressources naturelles existantes.
Les expériences dans le domaine de la phytoremédiation, ne sont pas isolées. Elles se placent dans un contexte scientifique bouillonnant et une dynamique internationale.
Depuis une dizaine d’années, de nombreux scientifiques de part le monde travaillent à l’amélioration de la compréhension des mécanismes de transfert des polluants du sol vers les parties aériennes des plantes, découvrent de nouvelles plantes potentiellement intéressantes et essaient d’accroître l’efficacité des plantes déjà identifiées. En Europe comme aux Etats-Unis, les travaux en laboratoire se poursuivent par des essais grandeur nature sur des sites contaminés.
Site de Combe du Saut (près de Carcassonne, France) où est expérimenté la phytostabilisation à grande échelle pour dépolluer cette ancienne mine d'Arsenic.
a été créé, il y a quelques années, pour promouvoir et divulguer les connaissances en phytoremédiation. Plusieurs programmes européens sont actuellement en cours dans le cadre du cinquième PCRD. Le projet Phytodec (http://www.ietu.katowice.pl/5pr/Phytodec_eng.html), par exemple, a pour objectif la mise au point d’un outil d’aide à la décision en phytoremédiation par comparaison avec les techniques de génie civil plus couramment utilisées.
Aux Etats Unis, plus de 200 projets sont actuellement menés grandeur nature. Ils sont financées par le gouvernement fédéral (Département de l’Agriculture- USDA et Département de l’Energie-DOE) ou des agences gouvernementales (Agence de Protection de l’Environnement EPA http://epa.gov/).
La phytostabilisation consiste à piéger in situ les produits toxiques sous une forme insoluble. Cette méthode a fait ses preuves en Europe et aux Etats-Unis. En Europe, l'exemple le plus démonstratif est celui de Maatheide en Belgique. Le site était très fortement contaminé par du zinc et du cadmium. Le site a été restauré en 10 ans en combinant l'ensemencement avec des plantes résistantes et l'épandage d'un déchet du processus d'extraction des métaux (les métaux sont piégés dans ce déchet car il est argileux).
La Phytoextraction consiste à concentrer les toxiques dans la plante. Elle est surtout appliquée aux Etats Unis. L’exemple le plus connu est celui de la phytoextraction du plomb par l’entreprise Phytotec (http://www.Edenspace.com) sur un site industriel de fabrique de batteries dans le New Jersey. Eu Europe, des projets grandeur nature démontrant l’efficacité de la phytoextraction sont en cours.
L’ENSAIA de Nancy, l’Université de Lyon, l’Université de Toulouse, l’INRA de Bordeaux et l’Université de Grenoble développent des projets de phytoremédiation à l’échelle du laboratoire et à l’échelle du champ
© Université
de TOURS - GÉNET
Document modifié le
20 mai, 2010
