Les plantes aquatiques peuvent être efficaces pour éliminer la contamination par les résidus de mines de fer, selon une étude

Des chercheurs brésiliens ont analysé les mécanismes par lesquels les plantes estuariennes absorbent le fer et ont utilisé leurs découvertes pour recommander une technique de phytoremédiation prometteuse pour la réhabilitation de l’eau et des sols contaminés par des catastrophes environnementales telles que l’effondrement en 2015 du barrage de résidus de la mine de fer Fundão à Mariana, Minas. État du Gerais (sud-est du Brésil). Un article sur l’étude est publié dans le Journal des Matériaux Dangereux.

Les chercheurs concluent que Typha domingensis, un roseau dont le nom commun est la quenouille du Sud, est efficace pour atténuer l’impact des résidus de minerai de fer (déchets miniers) sur l’environnement naturel.

Ils ont mené des travaux de terrain à Regência dans l’État d’Espírito Santo, à l’embouchure de la rivière Doce près de la frontière avec le Minas Gerais. La zone a été inondée par une partie des 50 millions de mètres cubes (m3) de résidus rejetés lors de l’éclatement du barrage, lors de la pire catastrophe environnementale de l’histoire du Brésil. Ils ont analysé le rôle de T. domingensis (qui mesure en moyenne environ 2,5 m de hauteur et a des épis de fleurs de couleur café) et Hibiscus tiliaceus (souvent appelé hibiscus des plages, un arbre de 4 à 10 m à fleurs jaunes) dans la biogéochimie du fer et leur implication potentielle dans la phytoremédiation, l’utilisation de plantes vivantes pour nettoyer le sol, l’air et l’eau.

Quarante et une villes du Minas Gerais et d’Espírito Santo ont été touchées lorsque le barrage a éclaté le 5 novembre 2015 et 19 personnes sont mortes. On estime que les déchets toxiques ont contaminé 240,8 hectares de forêt tropicale atlantique et tué 14 tonnes métriques de poissons. De nombreux projets et programmes ont été lancés depuis pour tenter d’atténuer les dégâts.

« Notre étude a conclu que T. domingensis était plus efficace que H. tiliaceus parce que son système racinaire avait une capacité d’acidification bien supérieure, et aussi parce qu’il accumulait plus de fer dans les parties aériennes. C’est une découverte importante pour les futures stratégies de phytoremédiation », a déclaré Tiago. Osório Ferreira, dernier auteur de l’article. Ferreira est professeur au Département des sciences du sol du Collège d’agriculture Luiz de Queiroz de l’Université de São Paulo (ESALQ-USP).

« L’accumulation de fer par T. domingensis et son potentiel de remédiation sont une bonne nouvelle. En plus d’accumuler plus de fer dans les parties aériennes et d’être plus facile à gérer, il est également préférable à H. tiliaceus car il pousse plus rapidement », a déclaré le professeur Ferreira à Agência FAPESP.

Le groupe est en avance sur les autres dans ses recherches, a-t-il dit, en raison du lien établi entre la géochimie du sol et la biologie avec des résultats cohérents, en se concentrant sur le fer et les oligo-éléments tels que le nickel, le chrome, le cuivre et le plomb, qui peuvent être une source de pollution environnementale. pollution même à faible concentration.

Le fer est abondant et constitue un nutriment essentiel pour les plantes. Il est rarement perçu comme un polluant, mais dans les sols gorgés d’eau et peu oxygénés, comme dans le cas de l’estuaire, les micro-organismes peuvent utiliser la matière organique et l’oxyde de fer pour obtenir de l’énergie dans un processus conduisant à la dissolution de l’oxygène et à la libération de substances potentiellement toxiques. De cette manière, les contaminants peuvent pénétrer dans l’eau, le sol, les plantes et les animaux, affectant les écosystèmes et constituant un danger pour l’environnement.

Accumulation de fer

Pour s’adapter à un milieu inondé, une plante doit oxygéner son système racinaire, responsable de l’ancrage ainsi que de l’ingestion d’eau et de sels minéraux. Il le fait en captant l’oxygène de l’atmosphère via sa partie aérienne et en transférant l’oxygène aux racines via un tissu poreux appelé aérenchyme. Lorsque l’oxygène entre en contact avec le fer, il s’oxyde et forme une plaque de fer sur les racines, créant une barrière.

T. domingensis a un grand système de racines et d’aérenchyme, de sorte que l’oxygénation et la plaque de fer sont également importantes. Les chercheurs ont mesuré 3 874 milligrammes de fer par kilo de matière sèche dans la plante, jusqu’à dix fois plus que chez H. tiliaceus.

« Lors de notre première expédition de terrain dans l’estuaire du fleuve Doce, en 2015, il y avait encore des îles sans végétation et avec une abondance de sable. Après le déluge de résidus de la catastrophe de Mariana, beaucoup de ces îles ont été colonisées par des plantes, et plus tard a été une croissance substantielle des quenouilles », a déclaré Ferreira, notant que les chercheurs étudient la région depuis plus de six ans.

Il a rappelé que le Groupe d’études et de recherche sur la géochimie des sols de l’ESALQ-USP a publié d’autres études sur le même domaine, citant celle dirigée par Hermano Queiroz et également soutenue par la FAPESP. Cela a montré que le manganèse s’infiltrait régulièrement du sol dans l’eau même deux ans après l’arrivée des résidus et a détecté des niveaux élevés de manganèse dans deux espèces de poissons-chats marins régulièrement consommés par la communauté locale (Cathoropus spixii et Genidens genidens).

« Après toutes ces années de recherche, nous sommes en mesure de concevoir des stratégies de phytoremédiation avec plus de confiance et de cohérence », a déclaré Ferreira.

Armanda Duim Ferreira mène actuellement deux expériences sur le terrain. L’un d’eux consiste à tester des moyens d’augmenter la production de biomasse de quenouilles et la quantité de métal absorbée par la plante. La stratégie combine l’utilisation d’acides organiques et de bactéries réductrices de fer avec des pratiques agronomiques telles que la fréquence de récolte idéale, la densité de plantation et la fertilisation dans le but de réduire le temps nécessaire pour réaliser la phytoremédiation.