La technique d'épuration par zone humide

  • Technique choisie pour la réalisation du projet

La zone sur laquelle nous travaillons possède peu de contraintes physiques. En effet, le terrain sur lequel est situé le bassin actuel possède une taille tout à fait suffisante (150 m x 30 m) et la pente est très faible. Il n'y a pas de problème particulier concernant la rétention d'eau puisque le bassin est régulièrement en eau alors qu'il n'est pas étanche, et alimenté par aucune arrivée d'eau. Pour finir, il est important de penser aux personnes qui vivent à proximité du bassin, puisque ce dernier se situe proche d'une zone d'habitations, et proposer une installation esthétique. C'est pour cette raison, mais également pour ses performances épuratoires, que nous avons décidé d'étudier les possibilités de l'installation d'une zone humide artificielle sur le bassin choisi. Ce type de technique alternative est très complexe du fait de l'intervention de nombreux facteurs dans l'épuration. Certains de ces phénomènes, comme la décantation, sont communs à des systèmes d'épuration classiques, mais d'autres, tels que la phytorémédiation, concernent des processus biologiques et sont donc relativement difficiles à modéliser. Nous allons donc expliquer en détail le principe de traitement par zone humide de manière à être les plus justes possible lors de l'aménagement du bassin.

 

  • Principe d'épuration par zone humide

Les zones humides, même artificielles, sont colonisées naturellement par une grande variété d'organismes vivants. Certains sont visibles à l'œil nu tels que les macrophytes, mais la majorité est invisible. C'est le cas des bactéries et du zooplancton par exemple. Ces multiples espèces peuvent varier en fonction de l'effluent et des conditions climatiques, mais également en fonction de la profondeur d'eau. Il existe en permanence des phénomènes de dégradation, de compétition, de symbiose et d'autre nature encore. Ainsi, toutes ces espèces interagissent entre elles et avec le milieu et forment un écosystème qui va contribuer à l'épuration de l'effluent le traversant. Le schéma ci-dessous représente les différentes interactions qui ont un rôle dans l'épuration de contaminants tels que les métaux lourds. On observe ainsi des phénomènes biologiques, chimiques et physiques.

Principaux processus contrôlant le cycle des contaminants dans le milieu aquatique (physique en vert, chimique en bleu et biologique en rouge) [3]

Les phénomènes biologiques tels que l'adsorption et l'absorption entre le biota et les substances dissoutes permettent d'emprisonner les éléments polluants dissous alors que la digestion permet de stocker les contaminants présents sous forme particulaire.

Des phénomènes chimiques et physiques existent également entre la phase dissoute et la phase particulaire et compliquent la compréhension des phénomènes d'épuration. En effet, un élément dissous va souvent se fixer à des particules ou former des agrégats, et passer ainsi dans la phase particulaire, et des éléments présents dans la phase particulaire peuvent, par des phénomènes de diffusion, se retrouver dans la phase dissoute.

Par la suite, nous nous concentrerons sur l'action des plantes sur les polluants couramment désignée par le terme de phytoremédiation. Nous avons décidé de nous intéresser de manière plus précise à ce phénomène car les plantes sont particulièrement efficaces dans le traitement des métaux lourds qui représentent une des caractéristiques de la pollution routière.

 

  • La phytoremédiation

Le terme générique de phytoremédiation consiste en un prefixe grec phyto (plante) associé à une racine latine remedium (corriger ou éliminer un mal). La phytoremédiation désigne donc l'épuration d'un milieu (sol, eau...) par les plantes. Selon D.E Salt, les plantes peuvent être comparées à des pompes pilotées par le soleil qui peuvent extraire et concentrer certains polluants à partir de leur environnement [4]. Le terme phytoremédiation représente un ensemble de processus qui diffèrent selon les mécanismes mis en jeu par le remédiateur (plante et organismes associés) et la nature de la matrice à remédier.

Les plantes sont classées différemment selon leur capacité à absorber les divers polluants. Selon les sources on trouve différentes catégories, mais de manière générale quatre sont couramment utilisées. Les plantes "excluantes", les indicatrices, les accumulatrices, et les hyper-accumulatrices réagissent, comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous, à la présence de polluants. Les hyper-accumulatrices vont ainsi être capables d'absorber et de stocker un élément en très grande quantité, alors que la concentration dans les indicatrices va augmenter en même temps que la concentration dans le milieu et celle des excluantes de manière moins rapide que dans le milieu. Chaque plante réagit de manière particulière à la présence de chaque polluant. Ainsi, une espèce peut être hyper-accumulatrice pour un ETM et excluante pour un autre.

Réponse des plantes à l'accroissement de la concentration en éléments traces dans les sédiments [5]

 

La phytoremédiation regroupe un grand nombre de mécanismes très différents les uns des autres, agissant sur des polluants organiques ou inorganiques. Chaque plante peut agir par différents moyens, par ses racines et les microorganismes qui y sont associés ou grace à ses tissus et à son méthabolisme. Les composés organiques sont généralement dégradés par phytodégradation ou rhizodégradation, alors que les composés inorganiques sont plus souvent accumulés par phytoextraction ou par rhizofiltration, ou encore complexés par phytostabilisation.

 

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