Absorption de contaminants chez le chanvre – ce qui passe du sol pollué dans la plante

Cultiver sur un site pollué soulève deux questions : ce que la plante prélève dans le sol, et où cette substance se loge une fois la saison terminée. Les deux ont été mesurées, mais sur une base plus mince que ne le laisse croire le récit populaire du chanvre qui nettoie les sols. Le noyau des données tient à un seul essai de terrain évalué par les pairs sur les PFAS, auxquels s’ajoutent des essais en pot menés par une autorité technique allemande et des travaux plus anciens sur les métaux lourds. Ce qui en découle pour la culture concerne la voie d’absorption, la répartition à l’intérieur de la plante et le devenir de la récolte.

Pourquoi le sol est le cas difficile

Les PFAS forment une classe de substances bâtie autour de liaisons exceptionnellement stables entre le carbone et le fluor, employées depuis les années 1940 dans les revêtements déperlants et antitaches ainsi que dans les mousses anti-incendie. En novembre 2023, le Centre international de recherche sur le cancer a classé le PFOA comme cancérogène pour l’être humain et le PFOS comme cancérogène possible. Pour l’eau, plusieurs procédés d’élimination existent. Pour le sol, la réponse courante reste l’excavation : creuser, évacuer, mettre en décharge.

C’est là qu’intervient la phytoextraction, c’est-à-dire le retrait du contaminant par la plante et par sa récolte. Les sites typiques sont d’anciens terrains militaires et des aires d’entraînement de pompiers, arrosés pendant des décennies de mousses fluorées. Le chanvre industriel y passe pour un candidat évident : il est annuel, pousse vite, consomme beaucoup d’eau, subit peu l’abroutissement et restitue peu de masse foliaire au sol.

Ce que l’essai de terrain du Maine a mesuré

Le seul essai de terrain évalué par les pairs à ce jour s’est déroulé en 2022 sur l’ancienne aire d’entraînement au feu d’une base militaire fermée, dans le nord du Maine, sur cinq parcelles de 1,2 sur 6 mètres et avec quatre variétés de chanvre. Une seule d’entre elles a poussé normalement et atteint 1,2 mètre ; les trois autres ont plafonné autour de 0,3 mètre à cause de la photopériode. Le PFOS dominait dans tous les échantillons de sol, avec environ 107 nanogrammes par gramme près de la zone de drainage et environ 7,5 nanogrammes par gramme sur le talus.

Le bilan d’un cycle de culture : environ 1,4 milligramme de masse de PFAS prélevée dans la partie aérienne, dont près de 85 pour cent dans les feuilles. Rapportée à la surface, la variété qui a bien poussé a prélevé 0,21 milligramme par mètre carré dans la section fortement contaminée et 0,09 milligramme par mètre carré dans la section faiblement contaminée, ce qui correspond à environ 0,2 et 2,0 pour cent des PFAS présents dans la zone racinaire. Le chiffre marquant de deux pour cent provient donc de la section la moins polluée, pas du cœur du dommage. Entre l’échantillonnage de printemps et celui d’automne, l’essai n’a trouvé aucune baisse statistiquement étayée des teneurs du sol, toutes les comparaisons appariées se situant à p supérieur ou égal à 0,05. Une diminution mesurable de la pollution du sol n’est pas documentée sur ce site.

Deux limites accompagnent ces chiffres : seuls les 15 premiers centimètres de sol ont été échantillonnés, et l’un des auteurs est lié au fournisseur d’une partie des semences, ce que l’article déclare comme conflit d’intérêts.

Ce qui décide de l’absorption : longueur de chaîne et type d’acide

Le facteur de bioaccumulation baissait dans l’essai de terrain à mesure que la longueur de chaîne augmentait. À nombre de carbones égal, les acides carboxyliques se sont accumulés plus fortement que les acides sulfoniques, au champ comme dans la comparaison en serre, où l’écart allait de 0,4 à 360 fois. Les composés à chaîne courte gagnent de préférence les tissus aériens, ceux à chaîne longue comme le PFOS très peu : ils restent surtout dans la racine. Un seul composé à chaîne courte, l’acide perfluoropentanoïque, représentait 56 pour cent de la masse totale prélevée.

Pour le cultivateur, cela signifie que la forme de la molécule commande le résultat davantage que le choix de la culture. Les racines elles-mêmes n’ont pas été analysées, puisqu’une récolte de chanvre les laisse de toute façon en terre ; comme elles descendent plus bas que les 15 centimètres échantillonnés, la profondeur d’où provient la fraction absorbée reste elle aussi indéterminée. Savoir si la plantation fixe aussi les PFAS sur place, agissant comme une phytostabilisation plutôt que comme un retrait, n’a pas été étudié spécifiquement pour le chanvre. Quatre composés sur sept, identifiés seulement à titre provisoire, ont bien reculé de plus de 20 pour cent dans la parcelle de chanvre et pas dans le témoin non planté ; les auteurs soupçonnent une dégradation microbienne de précurseurs dans la rhizosphère, mais avec deux répétitions ils n’ont pas pu le vérifier statistiquement.

Où les substances aboutissent dans la plante

La feuille est la fraction chargée. Pour les métaux lourds, un essai de terrain allemand a lui aussi relevé dans la feuille les teneurs les plus élevées de tous les métaux analysés, le nickel devant le plomb et le cadmium, et a jugé pour cette raison limité l’usage de la matière comme matière première commercialisable. La tige en porte moins, ce qui rend une valorisation fibreuse envisageable ; le comportement des PFAS lors du traitement industriel de la fibre n’a pas été examiné. Un essai en serre a trouvé plus de 45 pour cent de la charge absorbée dans le pollen, avec un facteur de bioaccumulation supérieur à 20,8 sur cette fraction. Aucune mesure de plein champ ne vient l’accompagner, si bien que la transposition à des peuplements réels reste ouverte.

L’étape décisive est la dernière. Les plantes et les bactéries qui leur sont associées ne rompent en règle générale pas la liaison entre le carbone et le fluor : ce qui est absorbé se trouve déplacé, non détruit. Traiter la matière récoltée par liquéfaction hydrothermale à 300 degrés Celsius pendant deux heures a décomposé la plus grande partie des acides perfluorocarboxyliques. Pour les acides sulfoniques, l’effet est resté limité, et la masse de PFOS dans le produit a même augmenté, ce que les auteurs attribuent à la conversion de précurseurs. La pratique allemande montre la même difficulté du côté de la valorisation : une unité de méthanisation ne dégrade pas les PFAS absorbés, qui demeurent dans le digestat.

Ce que la situation allemande implique pour la culture

Les essais en pot et au champ du centre technologique agricole d’Augustenberg montrent que seuls, ou presque, les PFAS à chaîne courte passent dans les parties aériennes, et que les cultures les accumulent aussi dans la fleur, la graine et le fruit, à un degré variable selon l’espèce. Cultiver sur une terre polluée est donc une question qui porte sur le produit récolté, et pas seulement sur le sol. Des concentrations même minimes dans l’eau d’irrigation entraînent chez les cultures sensibles un transfert vers les parties comestibles, ce qui place l’eau contaminée à côté du sol comme voie d’entrée à part entière. Dans les secteurs de Mittelbaden et de Mannheim, environ 1700 hectares de terres agricoles sont considérés comme pollués, du fait d’un compost mélangé à des boues de papeterie ; comme la charge y est faite surtout de composés à chaîne longue, l’autorité juge une remédiation par les plantes très fortement limitée. De son propre avis, des prévisions précises de l’absorption sont à peine possibles, même lorsque les teneurs du sol sont connues.

L’étalon juridique manque. Depuis le 1er août 2023, le règlement fédéral allemand de protection des sols fixe des valeurs de contrôle pour sept PFAS individuels, mais uniquement pour la voie sol-eau souterraine. Pour la voie sol-plante, il n’en existe aucune, les données soutenant le facteur de transfert étant jugées insuffisantes. Aucun objectif de remédiation n’est donc fixé pour les PFAS dans le sol solide. Du côté de la culture, le chanvre est en Allemagne soumis à des semences certifiées, à des obligations de déclaration auprès de l’agence fédérale de l’agriculture et à des contrôles officiels, ce qui fait même d’une plantation de remédiation une opération soumise à déclaration.

Sources