1 Universitatea Valahia din Targoviste
Facultatea de Ingineria Mediului si Biotehnologii
Specializarea: Protectia Mediului in contextul legislaţiei europene
Disciplina : Bioremediere








TEHNICI ALE BIOTEHNOLOGIEI ÎN FRANŢA ŞI BELGIA
DEPOLUAREA SOLURILOR ŞI APELOR

REFERAT









Cursant : Ing. Pascal BRYNAERT
 
Cuprins

I. Poluare solului, în ce constă ?    3
1.1 De unde vine poluarea ?    3
1.2. Pericolul Poluării    4
1.3. Topografia poluării    5
1.4 Implicaţia statului    6
II. Instituţii    7
2.1. FNADE    7
2.2. ADEME    7
2.2.1. Definiţia    7
2.2.2 Misiune    8
2.2.3. Organizare    9
2.3. Cemagref    9
III. Remedierea unei poluari a solului    10
3.1. Procedura depoluării    10
3.2. Obiective de depoluare    10
3.3 Metode de depoluare fizico-chimice    11
IV. Depoluare prin metode biotehnologice    14
4.1 Folosirea bacteriilor pentru depoluări    14
4.2 Alte modalităţi de a folosi bacteriile    17
4.3 Exemplu de decontaminare a unei zone cu biopilă (ex-situ)    21
4.4. Exemplu de decontaminare in „situ” a  zonelor  poluate cu motorină    21
V. Folosirea plantelor    24
5.1. Introducere    24
5.2. Fito-stabilizare    26
5.3. Fito-extracţie    27
5.4. Rizo-degradare    30
5.5. Fito-volatizare    31
5.6. Alte metode: fito-restaurare sau rizo-filtrare (pentru apele uzate)    32
VI. Concluzii    35
 
I. Poluare solului, în ce constă ?

Solul este un mediu fragil pentru că este suportul tutoror activităţilor umane (habitat, agricultură, transport, etc...). Este esenţial pentru om, animale şi vegetale.

Din sol flora trage substanţele necesare pentru producţia de materii vii şi oxigen. Este de asemenea un „filtru” pentru apele care alimentează panzele freatice.

Insă, solul este foarte fragil pentru că este supus consecinţelor activităţilor umane: poluare, epuizarea trofica necesara plantelor, tasare, tăierea pădurilor ...).

1.1 De unde vine poluarea ?

Poluarea poate veni de surse difuze (dispersate) sau punctuale, adică localizate şi concentrate. Poluanţii solurilor sunt extrem de variaţi şi depind de originea poluării.

 
1.2. Pericolul Poluării

Prezenţa unui poluant în sol nu este periculoasă în sine. Putem vorbi de un risc de poluare atunci când acest poluant poate interfera cu mediului : fauna, flora si om.


Trebuie 3 condiţii împlinite pentru a vorbi de pericol:

•    Sursa: poluantul
•    Vector: o plantă din exemplu
•    Ţinta: omul, o comunitate, etc...

De exemplu, zonele miniere suferă de o contaminare practic sistematică. Activitatea miniera aduce pietrele la suprafaţă care se oxidează eliberând sulfuri care, la rândul lor se oxidează producând sulfaţi. Această reacţia produce acizi care eliberează metalele grele naturale prezente în sol. Aceste metale, difuzându-se vor polua solurile dimprejur. Remedierea solurilor contaminate fără intervenţia umană, durează câteva sute de ani.
1.3. Topografia poluării
















Harta Poluării în Franţa

În Franţa( ),în ultimii 20 de ani, legislaţia a luat în seama problema poluării solurilor.

S-au constituit 2 baze de date:
•    BASOL: repertoriu zonelor la care statul a luat măsuri de corectare sau de supraveghere. Cam 3 000 din care 50% sunt sub supraveghere.
•    BASIAS: repertoriu zonelor care trebuie luate în seama: peste 300 000

 
1.4 Implicaţia statului

-    Responsabilitatea agentului economic este stipulată prin lege.
-    Firmele cotate la bursă au obligaţia de a prezenta un bilanţ despre implicaţia activităţii lor asupra mediului.
-    Creaţia diverselor instituţii
 
II. Instituţii
2.1. FNADE

Federaţia naţională a activităţilor de depoluări şi de mediu. Este compusa din 9 sindicate care adună constructori, fabricanţi de material şi servicii asociaţi pe următoarele sectoare:

•    Gestiunea deşeurilor menajere şi industriale, colectare, tratare şi valorificare energetică şi biologică
•    Concepţia, realizarea şi exploatarea  siturilor, centre de tratare a deşeurilor, unităţi de valorificare, uzine de incinerare, sortare, depozitare.
•    Depoluarea solurilor
•    Curăţarea infrastructurilor urbane.

10 miliarde de € - 110 000 salariaţi din care 75 000 în Franţa

2.2. ADEME
2.2.1. Definiţia

Agenţia de protecţia mediului şi de gestionare a energiei (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) este o instituţie publică creată în decembrie 1990. Este o regrupare a fostelor agenţii peexistente :

•    AQA (agence pour la qualité de l’air) agenţia pentru calitatea aerului
•    AFME (agence française pour la maîtrise de l’énergie) agenţia pentru gestionarea energiei
•    ANRED (agence nationale pour la récupération et l’élimination des déchets) agenţia naţională pentru recuperarea şi eliminarea deşeurilor
•    COMES (commissariat à l’énergie solaire) comisariatul energiei solare

2.2.2 Misiune

ADEME are următoarele atributii:

•    Promovarea energiei reegenerabile,
•    Tratarea solurilor poluate,
•    Reducerea daunelor sonore,
•    Management de mediu.

Pentru desfăşurarea misiunilor ei, dispune de 3 competenţe:

•    Ştiinţifice precum Tehnici pentru  promovarea soluţii legale de protejare a mediului înconjurător;
•    Expertiză şi consulting în conducerea firmelor in planul de dezvoltare;
•    Baze de date care capitalizează informaţiile din teren, pentru difuzare metodelor eficiente şi legale de protejare a mediului înconjurător.

Activitatea ADEME se adresează mai mult firmelor mici şi mijlocii care nu dispun  întotdeauna de experienta proprie şi mijloacele financiare suficiente în sectorul energiei şi al protecţiei mediului:

•    Finanţarea programelor de cercetări
•    Consultanţă şi expertiză
•    Elaborarea uneltelor metodologice şi promovarea bunelor soluţii
•    Finanţare de management, proiecte legate de mediu
•    Trening, comunicare şi sensibilizarea problemelor de mediu.

Un forum despre energiile reegenerabile şi a schimbărilor climatice a fost înfiinţat pe internet. Scopul fiind sensibilizarea publicului.


2.2.3. Organizare

În 2006, ADEME avea un buget de 309 M€ din care 77 M€ alocaţi pentru funcţionare şi 232 pentru intervenţii:

•    71M€ pentru gestiunea deşeurilor si a siturilor contaminate
•    44M€ pentru acţiuni internaţionale si tranfrontiere
•    40M€ pentru cercetări

Functioneaza cu 820 de salariaţi repartizaţi la centrele: Angers, Paris şi Valbonne şi au 26 de sucursale în Franţa, un birou la Bruxelles şi 3  pe teritorii d’outre mer.

2.3. Cemagref

Institut de recherche pour l’ingénierie de l’agriculture et de l’environnement (F) sau Institutul cercetării pentru ingineria agriculturii şi a mediului, este un organ de stat care are ca obiectiv managementul apelor şi teritoriilor.

Cercetările sunt orientate spre producţia cunoştinţelor noi şi de inovare tehnica pentru managementul resurselor, amenajarea şi folosirea spaţiului, a resurselor apelor de suprafaţa, sisteme ecologice acvatice si terestre, spaţii pe dominanţe rurale, studiul apelor si siguranţa  alimentelor.

Buget. 89 M€ – 1 350 salariaţi din care mai mult de 500 de ingineri si cercetatori.

 
III. Remedierea unei poluari a solului

3.1. Procedura depoluării

Pentru a remedia o zonă poluată, sunt mai multe trepte de urmărit:

•    Măsură de urgenţă ( mişorarea pericolului imediat)
•    Diagnostic: studiu geologic si hidrologic, istoricul activităţilor  ariei, cartare şi analiză
•    Evaluarea riscurilor
•    Determinare a obiectivelor şi mijloacelor  depoluării
•    Lucrări de depoluare in sine
•    Monitorizare şi restricţii asupra folosirii terenului


3.2. Obiective de depoluare

Depoluarea unui teren presupune un buget enorm, de la câteva sute de mii la câteva milioane de EUR. Trebuie deci determinate obiectivele depoluării. De exemplu, nu se va acorda aceeaşi valoare pentru o zonă care va fi utilizata ca parching sau pentru o viitoare grădiniţă.

In consecinţă, o zonă depoluată nu va putea fi folosită la orice, astfel încât vor trebui implementate anumite restricţii şi va fi supusa monitorizarii.

 
3.3 Metode de depoluare fizico-chimice

Înainte de a folosi biotehnologii care vor fi expuse în capitolul următor, metodele de depoluare erau de natură fizico- chimice. Aceste metode sunt in general evitate, fiindcă generează costuri enorme de implementare. Însă, au avantajul de a rezolva problema repede şi pot fi o soluţie atunci când termenul este mai critic decât bugetul depoluării.

•    Metoda prin excavare:

se extrage pământ poluat pentru a fi tratat şi apoi, se pune la loc. Această metodă este extrem de scumpă datorita transportului şi stocarii.

•    Metoda prin injectare « venting »:

se injectează azot, aer sau abur care va capta poluanţii. Aerul este aspirat printr-un puţ de tragere şi filtrat cu biofiltre sau filtre de cărbune. Încălzirea solului ameliorează eficacitatea tratamentului.

•    Metoda de plutire:

După extragere, pământul este trecut printr-o sită. I se adaugă apa şi agenţi tensioactivi. Aerul injectat in acest amestec captează poluanţii.

•    Metoda prin extragere electrică:

Solul trebuie să aibă o bună conductibilitate (prezenţa apei din exemplu). Această tehnică constă în crearea unui câmp electric printr-o pereche de electrozi. Contaminantul, care trebuie să fie o moleculă mică, migrează în câmpul electric spre unul dintre poli, unde este fixat. Acest procedeu are avantajul de a limita riscurile de contaminare a muncitorilor cu poluanţii respectivi. Acest procedeu este folosit pentru extragerea acidului acetic, fenolului şi a metalelelor precum zinc, plumb şi cupru în soluţii.

•    Extragere prin încălziri

Tehnică este aplicabilă componenţilor uşori care pot fi transformaţi în apa şi dioxid de carbon, precum hidrocarburile. Pământul este excavat, tamizat si tocat. Apoi este încălzit la 600-800°C. Gazele care ies sunt retratate pentru că pot conţine componente de sulf sau NOX toxice.
 
•    Spălare cu solvenţi

Spălarea este indicata in poluarea cu produse de hidrocarburi grele tip gudron şi pesticide. In general se procedează « hors-site » sau pe o platformă multimodală prevăzută pentru depoluarea solurilor poluate. Pământul este excavat şi spălat cu un solvent de extragere. Poluantul este separat prin distilare. Solvenţii care au încărcat solul, se extrag din el prin încălzire. Solventul este readus în faza lichidă pentru a fi din nou folosit.  Poluanţii sunt recuperaţi şi stocaţi.
 


•    Spălare cu apa

Spalarea fizico- chimică cu apa este destinata solurilor poluate de metale grele şi uleuri minerale. Apa este de fapt solventul şi poluanţii solubili sunt dizolvaţi. Apa va fi apoi depoluată la rândul ei şi refolosită. Uzina funcţionează ca o buclă inchisă.
 
IV. Depoluare prin metode biotehnologice

4.1 Folosirea bacteriilor pentru depoluări

Se ştie de mult timp că microorganismele şi mai ales bacteriile au capacitatea impresionantă de tratare a substanţelor. Pe acest principiu, deja funcţionează de mult timp majoritatea staţiilor de epurare a apelor uzate în Europa unde bacteriile glutone digeră poluanţii ca să le reduca sau să le elimine.
 Schema de eliminare a poluanţilor apelor uzate prin acţiunea bacteriilor


Efluenţii minieri sunt trataţi si acum cu aceste tehnici folosite de ani. S-a constatat de asemenea că deşeurile menajere puse în groapă de gunoi, degaja gaz metan prin activitatea bacteriana anaerobă care poate fi exploatata ca o sursă de energie.

Astăzi, bacteriile degradează fenolul, hidrocarburile, pesticidele, contribuie la eliminarea arsenicului şi a metalelor grele. Alte perspective se vor deschide pentru reducerea impactului de CO2. Astfel, hidrocarburile extrase prin foraj sunt contaminate de CO2 şi H2S care trebuie separate prin tehnici costisitoare.
 

Tehnologia biologica permite tratare « in situ » care limitează mult costurile.

Solul adăposteşte cantităţi fenomenale de microorganisme. Fiecare gram de sol poate conţine mii de specii microbiene: bacterii, ciuperci, alge. Doar 5% sunt cunoscute şi pot fi izolate şi cultivate în laborator. Această biomasă, care se găseste ca atare până la 500 m de adâncime( ),  poate fi considerata precum o imensă maşină de spălat biologică şi naturală, capabilă de a trata şi de a recicla, chiar de a elimina elementele nedorite sau periculoase,  precum hidrocarburi le sau metalele grele. Folosind activitatea unor bacterii, este posibil reducerea caracterului periculos al metalelor prin fixare sau, în opoziţie, a facilita recuperarea lor.

Pentru a acoperi nevoile energetice, aceste bacterii vor lua drept hrană, compuşi organici, minerali sau lumina,  pornind astfel procesul de biodegradare. În stare naturală, aceste microorganisme vor reduce impactul poluării într-un timp destul de lung. Aici, intervine mâna omului astfel încât putem accelera procesul de reabilitarea a terenului.

Asta presupun analize precise: izolarea a familiei de bacterii active şi de procesele bacteriene, metodele de implementări şi extrapolarea principiului de la scara laboratorii la scara semi-industrială, ultimul popas înainte implementarea unui proces de tratare.

Prezenţa unor metale grele în apele freatice este o problemă frecventă cu implicări grave asupra sănătăţii. Cercetările în acest domeniu au ajuns la implementarea tratării prin bacterii sulfo-reductoare. Aceste bacterii transformă sulfatul în sulfuri care precipită metalele grele în ape, putand astfel fi recuperaţi şi eliminaţi.( )

Cercetările au condus la implementarea tratării cromului şi arsenicului: Bacteriile modifică starea de oxidare a metalului precum cromul, care trece din starea Crom 6 poluant solubil, periculos pentru sănătate şi cancerigen, la starea Crom 3 puţin solubil, puţin toxic şi chiar la doze mici, necesar sănătăţii.

Se estimează astăzi peste 450 de situri poluate numai în Franţa de Crom( ). Un proiect pilot « in situ » a fost implementat pe fostele ateliere de cromare la Bois-Colombes, lângă Paris.

Problematica arsenicului se aseamănă: se pot folosi procese bacteriene care transformă Arsenic 3 care este o formă toxică al metalului, la Arsenic 5, care se mai găseste sub formă naturală şi care este mai puţin periculos.

                            




1 4.2 Alte modalităţi de a folosi bacteriile

Folosirea bacteriilor nu se limitează numai la depoluare, ci si la extragerea metalelor valoroase. Această ştiinţă se cheamă Bio-hidrometalurgie. Anumite microorganisme pot degrada minereuri sulfurate principalii constituienti ai metalelor neferoase, favorizând recuperarea metalelor care le conţin. Această tehnică a fost implementată în Ouganda pentru minele de Cobalt. Acest proiect a facut parte dintr- un program selecţionat si sprijinit de Uniunea Europeană (BioMinE şi Bioshale) ( ).
 
Scopul a fost identificarea resurselor minerale care puteau fi valorificate de biotehnologie precum cobaltul, cupru, nichel, argint, prezente în minereurile aflate în Europa Centrală şi în Scandinavia.
 
Bio-hidrometalurgia are în primul rând, un scop industrial: optimizarea recuperării metalelor cu tehnici mai ieftine şi de a exploata zăcămintele cu concentraţia metalelor mai slabe. Dar, această ştiinţă are şi o ambiţie asupra mediului. Într-adevăr, bio-hidrometalurgia evită degajarea dioxidului de sulf, gaz periculos produs în cantităţi mari de piro-metalurgie, procedeu de recuperare majoritar folosit astăzi.
 
Exemplu de clasificarea bacteriilor

BIODEPOL (program european) a clasificat bacteriile în funcţie de tipul de poluare. Astfel, avem:( )
Bacterii    Scopul – Finalitate
Bacterii care oxidează compuşi sulfuraţi: Sulfuri şi fier în condiţii aerobă (prezenţa de oxigen). Ex:  Thiobacillus    •    Implementarea proceselor bio-hidrometalurgice pentru recuperarea metalelor din resursele minerale.
•    Drenaj minier acid
Bacterii oxidante sau reductoare a arsenicului în condiţii aerobă sau anaerobă. Ex: Thiobacillus, Rhizoctonia




    •    Implementarea procedurilor de tratarea apelor uzate, efluenţilor şi solurilor contaminate de arsenic.
•     Studii a ciclului geochimic al arsenicului şi fenomene de drenaj minier
Bacterii heterotrofe care degradează compuşi organici în condiţii aerobă şi anaerobă ex: Ralstonia eutropha    Implementarea procedurilor de depoluare a efluenţilor, deşeurilor şi solurilor.
De exemplu, Bio-tratarea nisipurilor de turnătorie contaminate de fenol, Bio-degradare a pesticidelor
Bacterii reducatoare a sulfaţilor în condiţii anaerobe: Ex Saccharomyces, Rhizopus, Chlorella, Thiobacillus, Zoogloea    Folosirea tratării biologice a efluenţilor acizi minieri şi industriali contaminaţi de metale grele (Cr...)

Bacterii care produc gaz metan si hidrogen    Degradarea materiilor organice în condiţii reducatoare precum bio-tratare a deşeurilor organice şi recuperarea gazelor energetice
Bacterii care mineralizează carbonul sub formă de carbonaţi    Fixarea dioxidului de carbon sub formă minerală

Este important de a folosi un tip de bacterie pentru fiecare caz de Bio-remediere. S-a constatat că folosirea neadecvată a bacteriilor, poate duce la generarea unor produse mai toxice si mai mobile decât produsele iniţiale.

Nu numai bacteriile pot fi folosite pentru depoluarea solurilor: sunt şi alte microorganisme precum drojdie sau archaeas. Aceste microorganisme sunt eucaryote, adică au un nucleu care conţine informaţii genetice precum regnului animal. Pot trăi în condiţii extreme de temperatură şi  presiune şi s-a dovedit că pot transforma moleculele.

 

 
4.3 Exemplu de decontaminare a unei zone cu biopilă (ex-situ)

Tratarea cu bacterii este însă folosita la ora actuală cel mai mult in cazul poluarii cu hidrocarburi clasice precum benzina şi motorină. Tehnică de implementare « Ex-situ » este pilade bio-remediere. Se amesteca bacteriile cu nutriente şi se injectează prin ţevile mari cu o cantitate de aer. Aerul catalizează buna dezvoltare a microorganismelor.
 

Se consideră că această procedură trebuie să durează cam 6 luni. Astfel se accelerează procesul natural care altfel s-ar desfasura in câtiva ani . Majoritatea terenurilor depoluate adică 60-70%, poate fi folosite chiar ca pământ agricol. Această metodă este insă limitată în funcţia de tipul de teren şi are dezavantajul că pământul trebuie excavat din zona poluată şi adus la centru de retratare.

4.4. Exemplu de decontaminare in „situ” a  zonelor  poluate cu motorină

In prima etapă, se face o recoltare a solului pentru analiză la laborator. Apoi, se corectează pH solului cu adăugare de P şi N. Bacterii se dezvoltă optim dacă raportul C/N/P este de 100/10/1 ( )

Bacteriile sunt pulverizate sub formă lichidă pe suprafaţa solului sau injectate în sol. Penetrarea lentă a bacteriilor şi repetarea acestei manipulari permit degradarea poluantului.

Această metodă are si limitele ei şi trebuie ţinut cont de anumiti parametri:
•    permeabilitatea  solului
•    condiţii climatice locale
•    tip de hidrocarbură şi concentraţia ei

Factorii de  accelerare a  bio-degradarii:
•    arăturile, o bună metodă de a pune în contact microorganismele cu hidrocarburile şi de asemenea, oxigenarea.
•    umidificarea in proportie de 20%
•    ajustarea  pH-ului

Faţa de o metodă fizico-chimică, costul de depoluare este redus de 5 ori.
Limitele ei sunt legate de permeabilitatea solului, timpul alocat la remediere şi adâncimea poluării. Intr-adevăr, exista o limită unde microorganismele pot acţiona.


Exemplu concret cu metale grele ( )

Societatea GAILARD RONDINO SA se înfiinţează pe situl comunei Saint-Peray în 1908. Firma produce şi comercializează stâlpi pentru telefoane sau curent electric şi, de asemenea, jucării pentru parcul în aer liber pentru copii. Tratarea lemnului este o etapă importantă pentru linia de producţie. Necesită folosirea unor produse chimice.

În cazul acesta, se va folosi creozotul pentru tratarea lemnului. Producţia de-a lungul unui veac a condus la poluarea importantă a solului si a panzei freatice.

În 1991, CGE (Compagnie Générale des Eaux) este îngrijorată de o concentraţie anormală de crom (peste 5 ori faţa de norma autorizată) la apa unui puţ din comună la un km din firmă. Se stabileşte că firma este la originea poluării. Măsuri au fost imediat luate către locuitori din sat.
În 1992, firma este obligată de prefectură, să facă un studiu detaliat asupra apelor, solului şi impactului asupra vegetaţiei, aerului şi stratul freatic. Un puţ este instalat pentru a monitoriza apelor freatice.
În 1994, prefectura obligă firma Gaillard Rondino să foreze un alt puţ pentru depoluare, mai important.
În 1995, Gaillard Rondino SA işi opreşte activitatea.
În 1996, Gaillard Rodino SA este obligată la depoluarea sitului. Lucrările vor începe în iulie. În paralel, are loc o evaluare a riscurilor asupra sănătăţii şi posibilităţii de reabilitare a terenului.
În 1999, pământul este depoluat de creozot şi în 2000 este totalmente depoluat.

Depoluarea stratului freatic
Pentru depoluarea terenului şi a stratului freatic, se vor instala 2 foraje de depoluare. Apele vor fi pompate la 60 m3 pe oră şi 120 m3 pe oră şi aruncate pe Rhone.

Bio-degradarae pământului poluat
Pământul va fi amestecat cu coajă de pin la care se mai adaugă un nutrient pentru activarea bacteriilor care sunt natural prezente în sol şi care vor degrada creozotul. După un an, s-au răspândit pe tot terenul unde, din nou, creşte un covor vegetal natural.  
 
V. Folosirea plantelor

5.1. Introducere

Omul a ştiut întotdeauna să folosească plantele pentru supravieţuirea lui. Au fost folosite în primul rând ca resursă alimentară si apoi, ca material de construcţii. De asemenea sunt folosite şi pentru realizarea uneltelor. Omul, dar si maimuţele le folosesc de mult pentru caracteristicile terapeutice, pentru tratarea bolilor sau pentru a izgoni parazitii.

In secolul XVI, Andréa Cesalpino, botanist florentin, descoperă o plantă care creşte numai pe stânci bogate în metale precum nichel. In 1814, studiile vor merge mai departe şi vor descoperi o plantă Alysum bertolonii care acumulează în organismul ei o concentraţie importantă de metalelor prezente în sol. Insă, doar în 1970 se va dezvolta conceptul de folosire a  caracteristicilor plantelor pentru fito-remediere.

 Uniunea Europeană a pornit un program de cercetare de fito-remediere: PHYTOTEC.

Şapte tări sunt partenere :  Polonia, Italia, Espania, Cechia, Tăriile de jos şi Franţa. Alte industrii şi organisme de cercetări lucrează împreuna precum Institutul Pasteur, Ineris, Agenţia Apeim CEA, CNRSSP. Obiectivele urmarite sunt de a pune în comun rezultatele asupra metodelor de depoluare şi costurilor aferente.

Fito-remedierea se poate face prin mai multe mecanisme. Ea, se declină în 2 categorii:
•    Remedierea activa care distruge propriu- zis poluarea
•    Remedierea pasiva care nu face decât sa o stabilizeze

Tehnicile de depoluare cu plante sunt de 4 tipuri:

•    Fito-stabilizare
•    Fito-extracţie
•    Rizo-degradare
•    Fito-volatilizare
 

5.2. Fito-stabilizare

Fito-stabilizarea este o tehnică ce foloseste planteler cu rădăcini dezvoltate astfel încât se reduce mobilitatea poluanţilor conţinuţi in sol. Aceşti poluanţi provin din:
•    praf
•    particule transportate de apă
•    faună

Aceste 3 modalitati de transport enumerate mai sus sunt cele mai importante cauze a unei recontaminari asupra zonei poluate

Rădăcinile fixează poluanţi limitând circulaţia orizontală şi verticală a lor. Această tehnică este folosită pentru ca prime măsuri in cazul unui sol poluat de :
•    Metale
•    Pesticide
•    Solvenţi
•    Explozive
•    Ţiţei şi derivaţi

Ca sa fie eficientă, trebuie indeplinite anumite condiţii:

•    Poluanţii nu pot migra uşor în sol
•    Poluanţii nu pot fi accesibili uşor faunei erbivore şi insectelor via polenul
•    Plantele trebuie să fie alese pentru capacitatea lor de a fixa poluanţii dar de  nu  acumula poluanţii.
•    Gestiunea sitului poluat este indispensabila. Pragul toxicităţi trebuie controlat astfel încât să rămâna plantele  în viaţa.

Plantele care sunt preconizate fac partea din familia graminee.

5.3. Fito-extracţie

Fito-extracţia este o metodă de decontaminare a solurilor de metale grele (cupru, argint, aur, mercur, cadmiu, plumb). Este bazata pe cultura plantelor având caracteristicile toleranţei şi ale acumulării metalelor grele pe partea lor recoltabilă. Aceste plante acumulatoare sunt capabile, prin fiziologia lor adaptată, de a acumula până la 1% din poluant, faţa de materia lor uscată.

Plantele vor fi alese în funcţia de natura poluantului, climatul şi biomasa astfel încât pot acumula o cantitate mare de poluanţi. Deseori, solul este contaminat de mai multe metale, ce impun o cultură de mai multe plante.


O dată recoltate, sunt incinerate şi cenuşa va fi stocata într-un loc securizat. Cultura se poate reînnoi până la scăderea concentraţiei acceptabile a metalelor în sol.

Sunt 2 tipuri de fito-extracţie:

A. Fito-extracţie continua: Plantele utilizate sunt capabile să acumuleze însele o importantă cantitate de poluanţi. Aceste plante pot acumula pana la 1% din materia lor uscată cu zinc, nichel, seleniu, etc... Aceste plante nu pot trăi fără metale. Sunt numite metalofite.

Câteva exemple de plante metalofite.
          
Viola calaminaria (panseluţă calaminare)    Thlaspi alpestre    Silene vulgaris



B. Fito-extracţie indusă

Metalele prezente în sol nu sunt întotdeauna solubile în apa (bio-disponibile), Ionii metalici pot fi fixaţi alti ioni sunt indisponibili pentru plante. În acest caz, este recomandată folosirea moleculelor numite « Chelator » pentru eliberarea metalelor. De exemplu, pentru plumb, se recomandă EDTA: acid etilen diamino tetra-acetic. Odată ce planta a ajuns la un nivel optim de creştere, chelatorii le permit să acumuleze metale grele. Printre plantele care folosite pentru astfel tip de poluare se numara muştarul si tutunul.

Procedeul a fost pus la încercare la Caldarache cu sprijinul programului PHYTODEC şi s-a dovedit că 20% din zinc, 60% din cadmiu şi 40% din plumb s-a extras din sedimentul folosit pentru experienţă.

Fito-extracţia este o metodă activă. Poluarea poate fi eliminată. O dată ce planta este saturată în poluant, se recoltează şi se aduce la un centru specializat unde se poate eventual recicla: este Fito-mining.

Plantele nu sunt totuşi un remediu miracol pentru depoluare. Plantele, fiziologic, nu pot absorbi decât o parte de metale grele care se găsesc în sol. Trebuie deci, recoltari succesive astfel încât zona  sa poate fi considerată ca depoluată. Costul depoluării este însă redus şi practic se poate cifra pe manopera plantării.

In Europa, acest procedeu a avut succes: cel mai ilustru exemplu este cel de Maatheide în Belgia. Tratarea acestui sit, foarte poluat în zinc şi cadmiu a fost realizat cu adaosul unui reziduu de incinerare: beringită, şi apoi, replantat. Depoluarea s-a desfăşurat intr-un termen de 10 ani.  

Astăzi sunt repertoriate peste 320 de plante acumulatoare de metale grele( ) şi sunt clasificate astfel:
-    tip I: cele care acumulează Al, Ag, As, Be, Cr, Cu, Mn, Hg, Mo, Pb, Pd, Pt, Se, Zn, Naphtalène
-    tip II: Nichel
-    tip III: radionucleide, hidrocarburi şi solvenţi organici.

 
 

5.4. Rizo-degradare

Este utilzat  mai mult pentru tratarea poluării cu hidrocarburi. Este realizat de plante şi mai ales de microorganisme rizo-carpice (care trăiesc în rădăcini).

Principiu: microorganismele care trăiesc în rădăcinile plantelor, vor degrada hidrocarburile incorporate în sol. O concentraţie de 7 tone pe hectar a poluantului permite o creştere normală a plantei şi un ritm de degradarea ridicat de microorganisme care trăiesc in rizosferă ( ). Aceste micro-organisme pot fi bacterii precum Pseudomonas, Xanthomonas, Micrococcus sau ciuperci precumAaspergillus sau Penicillium şi au capacitatea de degradare a compuşilor organici prezenţi în sol. Fiind heterotrofe, vor lua ca hrană această materia organică după ce l-au degradat prin enzimele pe care le secretă. Aceste organisme trăiesc in mod natural în sol. Insă, s-a demonstrat că prezenţa unor plante pe sol poluat, le cresc eficienţa .


 

5.5. Fito-volatizare

Plantele pot degrada de asemenea poluanţi organici în celulele lor. Într-adevăr, aceste plante nu se comportă ca plante folosite la fito-extracţie pentru ca nu sunt tolerante poluanţilor organici, nici hiper acumulatoare. Insă, pot absorbi poluanţi, să ii degradeze şi să ii respinga în atmosferă.

Poluanţii şi mai ales azotul, seleniu sunt predaţi bio-disponibile după călătoria lor în sanul plantei. Apoi, sunt evaporaţi în atmosferă prin frunze.

 

Unul dintre cei mai cunoscuti copaci care au această proprietate este plopul : permite o crestere rapidă, o capacitate de adaptare la diverse climate şi permite eliminarea poluanţilor din sol( ).
 
5.6. Alte metode: fito-restaurare sau rizo-filtrare (pentru apele uzate)

Rizo-filtrarea foloseste pentru depoluarea organică a apelor uzate plantele care dezvoltă o mare rizosferă  (volum de sol supus influenţei activităţi rădăcinilor).

Această metodă era cunoscută de greci şi romani precum si în China antică, pentru a trata poluarea. Efectul depoluant al macrofitelor este cunoscut empiric,  însă  în 1950, nişte cercetări in Germania vor dovedi că nu plantele însele au o activitate depoluantă ci bacteriile care trăiesc în jurul rizomilor lor.
 
În Franţa, în anii 1980, cercetările institutului Cemagref ( )vor conduce la elaborarea filtrelor folosind stuful. În 1991, o societate privată, SINT ( ) lansează « phragmifiltre ». O altă societate, „Phytorestore” va dezvolta un sistem depoluant folosind macrofitele.

Această tehnologie poate înlocui avantajos tradiţionala staţia de epurare.

Apa trece printr-o sită unde este descotorosită de obiecte mari care nu pot fi degradate precum ambalaje de  plastic, etc... şi apoi este trimisă la primul etaj. Acest etaj se compune din 3 filtre paralele de la 0,6 la 2 mp pe locuitor şi are o adâncime 0,2 – 0,6 m de masiv filtrant. Apa trece printr-un filtru fizic unde sunt oprite impurităţile şi un filtru biologic datorita efectului bacteriilor. Al doilea etaj este compus din 2 filtre paralele, dimensionate de 0,4 la 1,5 mp pe locuitor pentru o adâncime de 0,3 - 0,5m de masă filtrantă şi de dren. La acest nivel, apa trece doar la o tratare biologică.

 
Filtrele sunt constituite dintr- un substrat filtrant cu o granulometrie variabilă în funcţie de adâncime. Drenul de ieşire limitează debitul. Capacitatea de percolare al filtrului este întotdeauna mai mare decât debitul apei la ieşire astfel încât apa poate sta pe filtru un timp necesar pentru tratare. Se consideră un debit de 0,05 litri de apa pe secundă si pe m2 de filtru.

Planta folosita pentru astfel de epurare este stuful. S-a încercat alt tip de plante terestre şi acvatice însă, datorită producţeii înalte de biomasă şi de expunere îndelungată în apa, nu prea rezistă. Ei fixează nămolul şi ii facilitează mineralizarea.

Astfel de filtre sunt estetice şi nu necesită o curăţare periodică. Sunt adaptate pentru localitati care nu depăşesc 2000 – 3000 de locuitori.

Exemplu: SAUDRUP pe malul fluviului MEUSE.
Înfiinţare    Capacitate    Apa primită    Costul
1996    250 locuitori    200 locuitor    145 000 €
 
Număr de filtre    Suprafaţa totală    Alternanţa
Primul etaj
4    390 m-p    2 ori pe săptămâna
Al doila etaj
2    270 m-p    Săptămânal

S-a observat un randament de 95% (poluanţi reţinuţi prin filtrare faţa de poluanţii total)
Fito-remedierea are multe puncte pozitive, pe plan de mediu şi pe plan economic. Permite conservarea peisajului şi de asemenea permite o activitate agricolă după depoluare. Pe plan economic, este mai avantajoasă decât alte metode. Fito-extracţia permite producţia produselor secundare precum metalele extrase din plante via cenuşi. Aceste produse pot fi vândute şi folosite. Arderea plantelor produce o energie care poate fi folosită.

Însă, fito-remedierea are limitele ei. Cea mai importantă este timpul de decontaminare. Fito-remedierea cere cel puţin 10 ani pentru a depolua un sol contaminat. Investiţia este mică dar imobilizarea lungă a terenului poate fi o problemă economică.

Cercetările în Franţa merg acum spre creaţia unor OGM care ar putea scurta durata tratamentului.
 
VI. Concluzii

Nici o metodă permite depoluarea completa a unui sol contaminat. Pentru a obţine rezultate trebuiesc combinate mai multe metode.

Protecţia mediului are numeroase subiecte precum reîncălzirea climatică, poluarea aerului, apelor şi, mai puţin cunoscut, a solului.

Un sol poluat nu va recăpăta niciodată starea lui anterioara astfel încât, mai bine sa nu poluezi decât sa depoluezi un teren poluat. Cat cât îl vom lua în consideraţie şi vom reacţiona, mai bine vom putea stăpâni viitorul nostru, si vom pastra frumseţea ca si diversitatea planetei noastre pe care o vom transmite copiilor noştri.