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Projets financés

BIOTECHNOSOL

Biodiversité et fonctionnement d'un Technosol construit utilisé dans la restauration de friches industrielles
Responsable Scientifique: 

Jérôme CORTET

Organisme: 
ENSAIA/INRA
Partenaires: 

Université de Rennes I, UMR 6553 CNRS EcoBio / IPL santé environnement durable/Laboratoire d’études et d’expertises / INRA-CMSE, UMR 1229 INRA – Université de Bourgogne / LIEBE, UMR CNRS 7146 / UR IRD 179 SeqBio / Nancy Université CNRS LIMOS UMR 7137 

Résumé: 

Pour restaurer des zones polluées d’anciens sites industriels, il est possible d’utiliser des Technosols construits (USS Working Group WRB 2006), issus de process d’ingénierie environnementale. Ces Technosols sont constitués de matériaux qui sont habituellement considérés comme des déchets ou des sous-produits.

 

En collaboration avec le GISFI (Groupement d’Intérêt Scientifique sur les Friches Industrielles, www.gisfi.fr), un consortium de biologistes du sol a été mis en place afin d’étudier un modèle de Technosol construit, in situ, sur une anciennes friche industrielle en Lorraine. Le Technosol étudié, mis en place en 2007, est constitué d’une couche de composts de déchets verts en surface, d’un mélange de terres industrielles traitées par désorption thermique et de boues de papeterie juste en dessous, et de boues de papeteries (chaulées ou non) en profondeur. La pédogénèse de ce Technosol a déjà été étudiée au cours de précédents projets et le Technosol a pu démontrer sa capacité à remplir un certain nombre de fonctions (Séré, Schwartz et al., 2008). La principale question du projet portait sur la capacité de ce Technosol à remplir un certain nombre de fonctions, habituellement décrites dans les sols naturels, particulièrement sa capacité à produire de la biomasse végétale, ce qui implique une restauration de la fertilité chimique et physique du sol. Notre hypothèse était que les organismes, par leur diversité et leur complémentarité fonctionnelle, sont des acteurs essentiels du système impliqués dans les processus physiques (agrégation, bioturbation) et chimiques (cycles du carbone et de l’azote). Dans ce contexte le projet visait à décrire la dynamique de colonisation du Technosol par les organismes et les effets sur différentes fonctions du sol.

 

Le groupe de travail mis en place pour ce projet comprenait des écologistes du sol spécialistes de différents groupes biologiques (bactéries et mycorhizes, nématodes, microarthropodes, macroarthropodes, lombriciens), d’agronomes, et de bio-physiciens du sol. Le prélèvement des échantillons a débuté en 2008 et s’est poursuivi jusqu’en 2011.

 

Les résultats obtenus de 2008 à 2011, mettent en évidence une dynamique correspondant à un système pionnier. Ainsi, la première année (2008) est caractérisée par la présence quasi unique de nématodes bactérivores et l’absence de macrofaune. Une communauté bactérienne similaire à une prairie classique est en place dès les premiers stades, mais les acteurs principaux du cycle de l’azote sont dominés par les bactéries et non les archées. Les mycorhizes sont présents sur le site. Par ailleurs les communautés de collemboles sont surtout influencées par les matériaux initiaux mis en place (composts), avec une colonisation progressive centripète à partir des bordures de la parcelle. Au cours du temps on constate une apparition puis une diversification des communautés de macrofaune, avec l’apparition de lombriciens, épigés essentiellement, en fortes abondances en 2011, ainsi que des nématodes, avec l’apparition de phytophages et prédateurs. D’un point de vue fonctionnel, on constate des dégagements de CO2 corrélés aux densités bactériennes et biomasses végétales. L’évolution de la structure du sol est marquée, avec l’apparition d’agrégats organo-minéraux clairement d’origine biologique. Des processus de bioturbation par la macrofaune sont également observés au niveau des profils de sol. Par ailleurs, la production de biomasse végétale et la dynamique de décomposition de la matière organique sont similaires à celle d’un sol de prairie classique, ce qui conduit à l’apparition d’un horizon brumifère.

 

Ces résultats montrent que le recyclage de déchets et sous-produits peut permettre de reconstituer un sol similaire à un site naturel, même si après 4 ans le système est encore jeune et instable. Toutefois, les principaux groupes d’organismes du sol se sont installés, des micro-organismes aux ingénieurs, en passant par les décomposeurs, et les principales fonctions du sol, notamment la production de biomasse, semblent être remplies. Cette étude valide le process d’ingénierie de construction de sols qui permet un gain notable de ressources naturelles et d’énergie.

 

Lien vers le site de l'unité de recherche

Durée du projet: 
3 ans
Etat d'avancement: 
Terminé
Subvention: 
181 188 €
Les articles scientifiques et thèses :
 
  • Hafeez F., Spor A., Breuil MC., Schwartz C., Martin-Laurent F., Philippot L. 2012. Distribution of bacteria and nitrogen-cycling microbial communities along constructed Technosol depth-profiles. Journal of Hazardous Materials, 231–232, 88–97.
  • Jangorzo N.S., Watteau F., Schwartz C. 2013. Evolution of the pore structure of constructed Technosols during early pedogenesis quantified by image analysis. Geoderma 207 – 208, 180 – 192.
  • Hafeez F., Martin-Laurent F., Béguet J., Bru D., Cortet J., Schwartz C., Morel JL., Philippot L. 2012. Taxonomic and functional characterization of microbial communities in Technosols constructed for remediation of a contaminated industrial wasteland . Journal of Soils and Sediments.
Fichier(s) attaché(s)Mise à jourTaille
synthese_10_pages_Biotechnosol_jan14.pdf02/04/20151.26 Mo
BIOTECHNOSOL-CORTET-Fiche projet.pdf28/01/2016122 Ko