Volet Bio-technologique

Démonstration de l’efficacité et de la facilité d’emploi du processus biologique

Copyright : Daniel Garcia/CEA Station de lavage. Les effluents sont collectés au travers du caillebotis métallique et acheminés vers les bassins de traitement.

Copyright : Daniel Garcia/CEA
Station de lavage. Les effluents sont collectés au travers du caillebotis métallique et acheminés vers les bassins de traitement.

Un procédé de traitement des effluents phytopharmaceutiques
Le dispositif se compose d’une station de lavage et de récupération des effluents phytopharmaceutiques qui alimente une série de  trois bassins de lagunage. Les bassins, non aérés et en cascade, sont ensemencés avec un consortium de bactéries qui dégrade les molécules actives des effluents.

Un dispositif qui a fait sa preuve de concept
Une première analyse a été menée au sein d’une exploitation agricole située dans le sud-ouest de la France (Lot et Garonne) qui cultive le blé, le soja, le tournesol, la luzerne et des fruits à noyaux.  Premiers résultats :  une dégradation quasi complète (>90%) pour la majorité des molécules actives déversées dans les bassins.

 

Afin de caractériser plus avant le procédé, le projet prévoit :

– de diversifier la nature des molécules à dégrader en élargissant les types de cultures (viticulture, maraîchage, grandes, etc.)
– d’apprécier la fonctionnalité du procédé en fonction des conditions climatiques (montagne par exemple)
– de mettre en parallèle deux démonstrateurs jumelés, avec et sans ensemencement, de façon à pouvoir comparer, l’efficacité du procédé avec un témoin sans bactéries ajoutées.

Copyright : Daniel Garcia/CEA Système de lagunage composé de trois bassins couverts, non aérés et en cascade. A droite, les bassins prennent la couleur des bactéries avec lesquelles ils ont été ensemencés.

Copyright : Daniel Garcia/CEA
Système de lagunage composé de trois bassins couverts, non aérés et en cascade. A droite, les bassins prennent la couleur des bactéries avec lesquelles ils ont été ensemencés.

Des bactéries  pour dépolluer
Le procédé se base sur la capacité de bio-dépollution qu’ont certains micro-organismes à dégrader les molécules actives. Le laboratoire de bioénergétique cellulaire (CEA/LBC) a sélectionné, pour le procédé « phytobarre », un consortium de bactéries, dites photosynthétiques *, capables de s’adapter au système de lagunage mis en place (eaux polluées et non aérées). Le laboratoire sera responsable de la production de ce consortium de souches bactériennes environnementales (non transformées) et non pathogènes. Le laboratoire définira le mode de conservation et de conditionnement le plus adéquat pour une manipulation simple et aisée par des utilisateurs non spécialistes.

Etude de la dégradation des produits phytopharmaceutiques
Tout au long du projet, la teneur en produits phytopharmaceutiques des bassins sera régulièrement analysée par un laboratoire agréé. Un suivi plus particulier sera effectué au niveau du démonstrateur jumelé implanté chez le partenaire « La Pugère » afin de comparer la dégradation des produits en présence et en absence du consortium de bactéries.

*Organismes photosynthétiques : organismes qui utilisent la lumière comme source d’énergie pour fabriquer leur propre matière organique. Les végétaux et certaines bactéries sont capables de réaliser cette réaction  de  « photosynthèse ».

Déroulement des expérimentations sur le terrain

Les expérimentations se sont déroulées sur les quatre stations de traitement des effluents phytopharmaceutiques implantées en 2014 chez les participants au projet. Elles ont permis de récupérer les effluents à partir des aires de lavage puis d’opérer un traitement biologique via des bactéries photosynthétiques sélectionnées et incorporées dans les bassins de stockage.

Des prélèvements du contenu des bassins, réalisés régulièrement depuis 2014, ont encadré les trois phases de la saison de traitement :

  1. -avant la saison : de janvier à mars
  2. -au plus fort de la saison : de juin à novembre
  3. -après la saison : de novembre à janvier

Les prélèvements ont été effectués avec une fréquence moyenne de 1 fois/mois pour chaque démonstrateur et pour chaque bassin. Les analyses des prélèvements ont permis de :

  1. -quantifier les substances actives de produits phytopharmaceutiques en présence
  2. -suivre la variation du volume d’effluents (balance entre l’apport d’effluents et l’évaporation de l’eau)
  3. -vérifier la présence de bactéries
Copyright : Guy LAMBERT/LESA Identification des bactéries au Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire - CEA Cadarache

Copyright : Guy LAMBERT/LESA
Identification des bactéries au Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire – CEA Cadarache

 

Les analyses quantitatives ont été réalisées pour 413 substances actives.

L’AMPA, produit de dégradation du glyphosate, à toxicité élevé, a également été recherché et quantifié.

Résultats des expérimentations

Copyright : Mélanie KESSLER/CEA Retour auprès des participants et présentation des résultats en novembre 2016 – Cucuron (84)

Saison 2015

janvier 2015-février 2016

En 2015, 9,5 kg de substances actives issues des effluents phytopharmaceutiques ont été captées par les stations PhytoBarre. Les résultats des expérimentations montrent un taux d’abattement de la charge polluante de 82 % sur les 4 démonstrateurs. L’action du consortium de bactéries à été testé sur les 82 substances actives différentes identifiées sur les 4 sites.

La présence de cuivre, la concentration de la charge polluante et les conditions extérieures ne semblent pas altérer le procédé biologique de dégradation.

Grâce à un diagnostic préalable adapté, le volume d’effluents contenu dans les bassins à été maîtrisé. et aucun rejet dans l’environnement n’a été observé.

Quel bénéfice environnemental ?

Sachant que la concentration maximale de pesticides autorisée pour potabiliser de l’eau est de 5µg/L[i] et qu’un foyer français consomme en moyenne (à des fins domestiques ou non) 160m3 d’eau potable par an[ii]: la quantité de pesticides captée durant l’année 2015 aurait pu rendre 2 000 000 m3 d’eau impropre à la potabilisation et donc à sa consommation par 33 000 personnes durant 1 an !


[i] Arrêté du 11 janvier 2007 du Ministère de la Santé et des Solidarités

[ii] Observatoire des services publics d’eau et d’assainissement – Panorama des services et de leur performance en 2012, ONEMA, 2015

 

 Détail des résultats

Taux d’abattement global de la charge polluante

Le taux d’abattement global dépend des pratiques de l’exploitation (produits utilisés, fréquence de traitement des cultures et de rinçage des appareils), et des conditions extérieures (température, ensoleillement, etc.).

Sur les 4 démonstrateurs installés 82 substances actives différentes ont été détectées et quantifiées.

Copyright : Mélanie KESSLER/CEA Abattement global de la charge polluante au cours de la saison 2015

Les taux d’abattement observés, du même ordre de grandeur, indiquent que la charge polluante n’impacte pas l’efficacité de la dégradation bactérienne.

Au cours de la saison 2015, 9,5 kg de matières actives issus des produits phytopharmaceutiques ont été captés dans les bassins de stockage. L’activité de dégradation bactérienne a permis de dégrader 7,7 kg, soit un taux d’abattement moyen de 82 %.

La dégradation bactérienne à été sous évaluée : les prélèvements réguliers ne suivent pas toujours l’arrivée d’effluents dans les démonstrateurs, entre deux apports si aucun prélèvement n’est effectué la dégradation bactérienne qui s’en suit n’est pas prise en compte.

Cas du Glyphosate et de l’AMPA et taux d’abattement spécifique

Le Glyphosate est un herbicide total systémique c’est aussi le produit phytosanitaire le plus vendu en France. Le Glyphosate et l’AMPA (acide aminométhylphosphonique, principal produit de dégradation du Glyphosate) sont en tête du classement des substances les plus détectées dans les cours d’eau Français en 2013[i].

Sur l’ensemble des démonstrateurs, 6,2 kg de glyphosate ont été captés soit 65% de la quantité de pesticides totale accumulée dans les bassins. Son taux d’abattement spécifique moyen obtenu est de 80%.

Le suivi des concentrations de L’AMPA a permis de montrer qu’il est dégradée par les bactéries. Pour autant il n’a pas été possible de définir son taux d’abattement spécifique puisqu’il est à la fois produit, suite à un apport de glyphosate, et dégradé.

Cas du cuivre

Le cuivre est un produit phytosanitaire utilisé dans la protection des cultures, notamment en viticulture et arboriculture. Au total 736 g de cuivre a été capté par les démonstrateurs. Malgré ses propriétés bactéricides il n’a pas altéré l’efficacité de la dégradation bactérienne, il se dépose au fond des bassins en même temps que les particules en suspension (argile).

Conclusion

En 2015, les résultats montrent un abattement moyen et minimum de 82 % sur les 82 substances actives identifiées dans les démonstrateurs.

Les résultats de l’année culturale 2016, en cours de finalisation, permettront de confirmer l’efficacité du procédé PhytoBarre.


[i] Les pesticides dans les cours d’eau français en 2013- Chiffres&statistiques- Commissariat général au développement durable-novembre 2015.

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