Étymologiquement, le nom de phytoremédiation signifie ; « phyto » = plante et « remedium » = rétablissement de l’équilibre, remédiation. La phytoremédiation est définie comme l’utilisation de plantes pour extraire ou transformer les polluants organiques et aussi inorganiques plus particulièrement les métaux lourds (Cunningham et al., 1995).
D’après Vishnoi et Srivastava (2008), la phytoremédiation est définie comme étant un groupe de technologies qui utilise les plantes pour réduire, enlever, dégrader, ou immobiliser les contaminants présents dans les sols, les boues, les sédiments, les eaux de surface, les eaux souterraines ainsi que les eaux usées (objectif de notre recherche). Ces techniques sont applicables à une variété de contaminants, incluant les hydrocarbures pétroliers, les solvants chlorés, les métaux, les radionucléides, les nutriments, le pentachlorophénol et les HAP.
3.1 De la phytoremédiation à la phytoépuration
La phytoépuration est l’application de la phytoremédiation en milieux aquatiques, ayant pour but de recréer les processus épuratoires advenant en milieux humides naturels. Sa mise en œuvre passe donc par la mise en place de zones humides artificielles (ZHA) via l’utilisation de substrat organique ou inorganique, des plantes et de leurs microorganismes associés afin de contenir ou dégrader les polluants véhiculés par l’eau14.
3.2 Naissance et évolution de la technologie
Durant les deux dernières décennies les multiples fonctions et valeurs des marais ont été reconnus, non seulement par les scientifiques et les sociétés exploitantes, mais aussi par le large public. La capacité des marais de transformation et de stockage des matières organiques et des nutriments polluants a prouvé que leur utilisation améliore la qualité des eaux usées, ce qui n’est pas une invention nouvelle (Abibsi, 2011).
L'usage des marais pour recevoir les eaux usées remonte au début du siècle. Les marais, les marécages et les tourbières étaient perçus comme des milieux récepteurs d'eaux usées, mais 3 Notion de phytoremédiation
jouaient tout de même un rôle épuratoire non négligeable. Les premières notions scientifiques relatives à l'usage des marais pour le traitement des eaux usées remontent aux environs de 1946 avec Seidel (Vymazal, 2005). Le procédé développé par Seidel, aussi appelé "Max Planck Institute System (MPIS)" ou "Krefeld Process (KP)", comporte plusieurs étages successifs. Les plantes généralement utilisées sont le phragmite (Phragmites australis), le scirpe (Scirpus sp.),
I'iris (Iris sp.) et la quenouille (Typha. sp.). Ce type de procédé fut introduit en 1964 par Kickuth
en Allemagne (Vymazal, 2010).
Des travaux avancés ont commencé aux États Unies au début des années quatre-vingt (1980’s) avec la recherche de Wolverton et Gerberget et al., des observations de la capacité assimilative des terres émergées naturellement mène à l’expérimentation avec différents modèles de marécages construits (constructed wetlands) (Sherwood, 1993).
Kickuth a développé en Allemagne, depuis 1964, un procédé de traitement à écoulement horizontal sous la surface. Ce procédé utilise surtout le Roseau commun (Phragmites australis) mais peut aussi comprendre, pour certaines applications particulières, le jonc (Joncus sp.), le
scirpe (Scirpus sp.), l'iris des marais (Iris pseudacorus) ou la menthe d'eau (Mentha aquatica).
Un premier système fut mis en exploitation à Othfresen en 1974 (Vymazal, 2002). Commençant en 1985, un nombre de systèmes de « lits de phragmite » a été construit en Angleterre basés sur les concepts de Kickuth, mais plusieurs cas utilisaient le gravier au lieu des sols cohésifs dus à la conductivité hydraulique élevée. (Sherwood, 1993).
Un prélèvement effectif de la DBO5, d’azote, du phosphore et des complexes organiques a été déclaré dans les recherches de Kickuth. Comme résultat, en 1990 ; près de 500 systèmes de lits de phragmite ou de « zone de racine » ont été construits en Allemagne, Danemark, Australie et en Suisse. Les systèmes en fonction comprennent des unités pour famille individuelle sur site et des systèmes plus larges traitant des eaux usées ménagères et industrielles (Sherwood, 1993).
Commençant au milieu des années quatre-vingts, l’autorité du Vallet de Tennessee (The Tennessee Valley Authority TVA) a commencé un programme de recherche et d’assistance technique sur les marais construits pour le traitement d’une variété des eaux usées (municipales, de drainage acide des mines, de ruissellement agricole, etc.) se basant sur les travaux de Kickuth.
L'usage des marais pour le traitement des eaux usées aux États-Unis a surtout débuté en aménageant des marais déjà existants. Par la suite, certaines applications furent réalisées à partir
de marais artificiels, dans la majorité des cas avec écoulement en surface, et les plantes utilisées le plus fréquemment sont les jacinthes d'eau (Eichornia crassipes) et les lenticules (Lemna sp.).
L'intérêt pour ce type de traitement s'est intensifié durant la période de 1980 à 1990 et plusieurs installations ont vu le jour un peu partout en Europe et en Amérique du Nord (Brix et Arias, 2005). Plus de cent trente installations furent mises en exploitation entre 1984 et 1990 au Danemark pour le traitement secondaire de petites collectivités (Keith et al., 2003).
Les installations anglaises sont en général du même type et, dans l'ensemble, utilisées pour le traitement secondaire des eaux usées. En France, quelques installations expérimentales sont suivies de près depuis 6 à 7 ans. Elles sont conçues sur plusieurs étages avec des éléments à écoulement vertical dans le sol, d'autres à écoulement horizontal sous la surface et, dans certains cas, un dernier étage en écoulement en surface. II s'agit d'une version modifiée du procédé développé par Seidel (Vymazal, 2010).
Actuellement, il est appliqué dans une cinquantaine de pays, sous tous les climats (Pétémanagnan et al., 2008, Fonkou et al., 2011).
Simplement dit, la phytoremédiation c’est l’utilisation des plantes et des microorganismes qui leurs sont associés pour nettoyer l’environnement (Pilon ; Smits, 2005). C’est donc un ensemble de techniques in situ (pouvant être implantées directement sur le site contaminé) misant sur les plantes pour extraire, dégrader ou immobiliser les contaminants dans les sols, les sédiments, les boues ainsi que dans l’eau de surface ou souterraine et dans l’air (Pilon ; Smits, 2005). La phytoremédiation est aussi décrite comme une stratégie économique et efficace d’éco-remédiation fonctionnant à l’énergie solaire (Watharkar ; Jadhav, 2014).
Cette technique concerne d'abord l'épuration des eaux et la dépollution des sols. Son efficacité sur l'épuration de l'air reste à valider (futura-sciences ; 2019).