Jean Weissenbach (CNRS) s’intéresse depuis une vingtaine d’années à une technique de dépollution : la biodégradation. Il est notamment à la recherche de micro-organismes qui dégradent les polluants, décrits dans son ouvrage Dépolluer la planète (Éditions CNRS, 2019).

Des volontaires récupèrent le pétrole qui fuit du vraquier MV Wakashio, échoué au large de l’île Maurice en août 2020. Photo par Beekash Roopun / L'Express Maurice / AFP
Des volontaires récupèrent le pétrole qui fuit du vraquier MV Wakashio, échoué au large de l’île Maurice en août 2020. Photo par Beekash Roopun / L'Express Maurice / AFP

Les organismes vivants peuvent-ils contribuer à la dépollution de sites contaminés ?

La dégradation et la transformation de la plupart des substances organiques par des organismes vivants sont à l’œuvre depuis l’apparition de la vie sur Terre. L’homme en a conscience depuis longtemps avec notamment l’observation du pourrissement des aliments ou du bois. Mais ce n’est qu’à partir du milieu du xixe siècle que la science a commencé à comprendre ces phénomènes.

La biodégradation désigne la dégradation de substances par des agents biologiques : micro-organismes, bactéries, champignons, plantes. L’utilisation de leurs propriétés fascinantes peut permettre de transformer des polluants et de réhabiliter des sites contaminés par des activités industrielles ou agricoles, comme l’épandage de pesticides. La bioremédiation, c’est-à-dire la décontamination des milieux pollués par des systèmes biologiques, peut dès lors être envisagée comme un moyen de faire face à l’introduction d’un nombre croissant de xénobiotiques, des molécules étrangères aux milieux naturels.

 

Quelles sont les méthodes utilisées pour dégrader les polluants ?

Il y a différentes façons de mettre en œuvre la bioremédiation. La bio-atténuation est la méthode la plus naturelle : on s’assure que le sol contient les micro-agents nécessaires pour dégrader les polluants et on laisse faire en effectuant un suivi. En général, une seule espèce de micro-organisme ne suffit pas, il faut un consortium d’espèces. Cela prend quelques années. C’est efficace dans le cas de pollutions aux hydrocarbures par exemple, mais c’est extrêmement lent.

Si la flore microbienne présente dans le milieu manque de nutriments pour assurer son fonctionnement optimal, il est alors possible d’injecter des adjuvants nutritifs (sels minéraux, vitamines, produits organiques…). On parle alors de biostimulation. De la même façon, on peut modifier certaines conditions chimiques du milieu, comme l’acidité, pour stimuler le processus.

Lorsque la flore bactérienne locale est insuffisante pour assurer la dépollution, on introduit des micro-organismes exogènes. On peut, par exemple, mélanger un sol pollué à un autre sol qui a été contaminé antérieurement par le même polluant, et dans lequel on trouve des agents microbiens capables de le dégrader. On peut aussi prélever une partie du sol à traiter et amorcer la croissance de micro-organismes dans des conditions plus favorables. Dans les deux cas, le but est d’ensemencer le sol avec des bactéries pour amorcer la dégradation. On parle alors de bio-augmentation.

 

 

Quelles sont les autres méthodes de dépollution ?

Une autre méthode consiste à modifier le génome des bactéries présentes pour les rendre plus efficaces, plus résistantes, et leur conférer des qualités supplémentaires afin d’optimiser la dégradation des polluants visés. L’introduction de micro-organismes génétiquement modifiés est source de débats, mais il y a de bonnes raisons d’estimer que le risque de prolifération incontrôlée est largement surévalué. N’oublions pas que les génomes se modifient de façon régulière et spontanée dans la nature.

Les plantes et les champignons associés aux racines peuvent aussi être mobilisés, par exemple pour accumuler des polluants minéraux dans les parties aériennes de la plante ou pour modifier les propriétés du sol. Les roseaux peuvent permettre de réduire la concentration en phosphate d’une étendue d’eau. Les effets sont avérés, mais la mise en œuvre de ces techniques demeure souvent expérimentale. De façon générale, il reste encore énormément à découvrir sur les procédés de dépollution par le vivant et leur utilisation optimale.

 

Dans quels cas sont utilisées les techniques de bioremédiation ?

On estime qu’il y a plus de 3 millions de sites pollués sur l’ensemble de la planète, soit environ 22 millions d’hectares. C’est gigantesque ! Dans la pratique, les procédés de bioremédiation sont surtout utilisés sur les sites industriels où il y a eu des fuites de produits chimiques et où les acteurs concernés ont été obligés de faire le ménage. C’est le cas sur les terrains d’anciennes usines de cokéfaction, ou encore les anciennes installations d’extraction ou de traitement de produits pétroliers qui sont très souvent contaminées par des hydrocarbures de toutes sortes. Les fuites de solvants dans des usines chimiques sont aussi assez répandues.

 

Quelles sont les principales réussites de la bioremédiation ?

Le premier gros succès de la bioremédiation est le traitement des eaux. Celles-ci étaient extrêmement polluées en Europe à la fin du xixe siècle. Avec l’expansion des villes pendant la révolution industrielle, les rivières ont été de plus en plus contaminées. Il a fallu un demi-siècle de recherche pour aboutir en 1914 à la méthode des boues activées qui fut amplement répandue dans les grandes zones urbaines après la Première Guerre mondiale. Les boues microbiennes activées par l’oxygène dégradent les matières organiques.

L’épuration des eaux est aujourd’hui la plus grosse industrie biotechnologique du monde. Il reste toutefois certains problèmes à régler comme l’élimination des micropolluants dus aux importantes quantités de médicaments ou de produits ménagers contenues dans les eaux usées. La recherche est assez active dans ce domaine.

 

Existe-t-il des solutions contre les polluants contenus dans les plastiques ou les métaux lourds ?

Les plastiques sont des polluants extrêmement persistants. En raison de leur faible toxicité chimique, on les a laissés s’accumuler et à l’horizon 2025 on en comptera 200 millions de tonnes, soit un quadruplement en dix ans ! Or leur action mécanique peut être extrêmement nocive.

Malheureusement, les milieux naturels ne sont pas capables de les métaboliser : aucun micro-organisme ne se nourrit de ces polymères synthétiques. Des équipes de recherche travaillent sur des procédés de bioremédiation. Mais pour l’instant, malgré les annonces optimistes, il n’existe aucune méthode efficace pour les prendre en charge.

Les produits minéraux non plus ne sont pas biodégradables et, à l’heure actuelle, les résultats de la bioremédiation sont mitigés. Le problème du plastique, comme des métaux lourds, est avant tout celui de la quantité de déchets accumulés. Le message principal en matière de développement durable est d’éviter de polluer plutôt que d’espérer que la nature fasse le ménage.

 

Quels sont les freins à la bioremédiation ?

La dépollution par bioremédiation nécessite un suivi poussé. En général, au bout d’un ou deux ans, il reste des polluants dans le sol traité et il faut poursuivre le travail. Les polluants sont décomposés par une succession d’étapes chimiques. Il faut observer le devenir des produits intermédiaires de dégradation, qui peuvent eux aussi être toxiques, voire même plus toxiques que les produits de départ. On doit également évaluer la libération de produits polluants séquestrés dans les composants du sol. Dans le cas de la phytoremédiation, les agents polluants sont accumulés dans les plantes ; celles-ci doivent être ensuite incinérées et les cendres traitées.

 

Le temps, parfois très long, nécessaire à l’utilisation de ces procédés et les coûts sont des freins réels pour les industriels. De plus, il n’y a pas de garantie absolue de résultats. Les techniques fonctionnent souvent partiellement. Chaque terrain, chaque pollution nécessite la mise en œuvre d’une technique adaptée. Chaque site est un cas d’espèce : un procédé va agir sur un polluant à un endroit précis mais pas à un autre.

 

Que peut-on attendre de la bioremédiation ?

Aujourd’hui, on note un peu de scepticisme qui fait suite à un optimisme excessif. Certains ont cru que la bioremédiation serait une solution magique à la pollution. Or dépolluer, c’est toujours partiel, long, complexe et coûteux. Mais il s’agit de méthodes peu perturbantes pour le milieu et bien meilleur marché que les procédés physicochimiques. Sans ces processus naturels à l’œuvre depuis toujours, la vie humaine serait peut-être déjà compromise sur erre. Il reste encore beaucoup à découvrir, mais la recherche continue et certaines avancées sont prometteuses.

Par exemple, nous travaillons sur la biodégradation de la chlordécone, qui a été utilisée massivement dans les bananeraies des Antilles pendant des décennies pour lutter contre le charançon du bananier. La chlordécone est un cubane, une molécule dont les atomes de carbone forment une structure cubique compacte très résistante aux attaques chimiques et très peu soluble, et que l’on a cru pendant longtemps non biodégradable. Or, nous avons récemment réussi à montrer qu’elle pouvait être dégradée par des bactéries. Cela ouvre la porte à une possible accélération du processus.

 

 

Propos recueillis par Aurélie Darbouret

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