Les arbres ont la capacité de capturer et d'éliminer les polluants du sol et de les dégrader par des processus naturels dans la plante. C'est un exploit de la nature que les entreprises ont utilisé pour aider à nettoyer les sites pollués, mais seulement dans des projets à petite échelle. Maintenant, une bactérie probiotique pour les arbres peut augmenter la vitesse et l'efficacité de ce cycle naturel, fournir un partenaire microbien pour aider à protéger les arbres contre les effets toxiques des polluants et décomposer les toxines que les plantes apportent des eaux souterraines contaminées.

Des chercheurs de l'Université de Washington et de plusieurs petites entreprises ont mené la première expérience à grande échelle sur un site du Superfund en utilisant des peupliers enrichis d'un probiotique - ou microbe naturel - pour nettoyer les eaux souterraines contaminées au trichloroéthylène (TCE), un polluant commun trouvé dans les zones industrielles qui est nocif pour les humains lorsqu'il est ingéré par l'eau ou inhalé de l'air. Leurs résultats ont été publiés en version finale le 11 août dans la revue Sciences et technologies de l'environnement .

L'essai sur le terrain réussi pourrait changer la donne pour nettoyer rapidement et efficacement les sites Superfund à travers le pays et les sites pollués à l'étranger qui ont des niveaux élevés de TCE, disent les auteurs.

"Ces résultats ouvrent la porte, " a déclaré l'auteur correspondant Sharon Doty, professeur à l'UW à l'École des sciences de l'environnement et des forêts. « Nous connaissons ce procédé depuis longtemps grâce à nos recherches en laboratoire, mais il n'a pas été utilisé dans la pratique car il n'y a pas eu de résultats sur le terrain. Maintenant, les sociétés d'ingénierie peuvent commencer à l'utiliser dans la vraie vie."

Les sites contaminés contenant du TCE et d'autres polluants peuvent être coûteux à nettoyer lors de l'utilisation de méthodes d'ingénierie telles que l'excavation ou le pompage de toxines du sous-sol. Par conséquent, de nombreux sites restent non traités. Cette nouvelle méthode permet de traiter plus efficacement les sites contaminés, souvent à moindre coût, promouvoir la santé humaine.

Le laboratoire de Doty a travaillé pour trouver la meilleure souche microbienne capable de décomposer efficacement le TCE et de stimuler la croissance des arbres. Jun Won Kang, un ancien étudiant diplômé de l'UW, avait obtenu du bois de peuplier d'un site du Midwest où des arbres poussaient déjà dans un sol contaminé au TCE. Après avoir broyé de petits échantillons d'arbres et isolé plus d'une centaine de microbes différents, chaque souche a ensuite été placée dans un flacon contenant des niveaux élevés de TCE.

Le microbe qui a finalement été sélectionné a éliminé la quasi-totalité du TCE dans son flacon. Les chercheurs ont clairement gagné. "Le peuplier de l'ancien site du Midwest a été sélectionné pour les meilleurs microbes pour l'aider à faire son travail, " expliqua Doty. "Nous avons profité de ce processus de sélection naturelle. Nous devions juste trouver les meilleurs que l'usine avait déjà choisis."

Le polluant TCE a été largement utilisé comme dégraissant et solvant dans les sites de fabrication industrielle à travers le pays. L'Environmental Protection Agency des États-Unis cite le TCE comme l'un des polluants les plus courants dans le sol ou l'eau, et il est présent dans plus de 1, 000 sites répertoriés par l'agence comme prioritaires à nettoyer. Le TCE est un cancérogène connu pour l'homme, affectant le foie et même transférant la toxine aux bébés allaités par le lait maternel.

Compte tenu de la prévalence et de la toxicité du TCE, les chercheurs ont utilisé le produit chimique pour tester la capacité des peupliers infusés de microbes à nettoyer les eaux souterraines dans la zone de recherche Middlefield-Ellis-Whisman Superfund dans la Silicon Valley en Californie après qu'elles se soient ensuite écoulées dans le parc de recherche de la NASA au centre de recherche Ames de la NASA. À la NASA Ames, en coordination avec la division environnementale de la NASA Ames, les chercheurs ont planté des rangées de jeunes peupliers - certains inoculés avec le microbe spécifique, et d'autres sans—sur un champ au-dessus d'un panache d'eaux souterraines connu contaminé au TCE.

Après seulement un an, les arbres ayant reçu le microbe étaient plus gros et plus sains que les peupliers sans traitement spécial. Après trois ans, les arbres inoculés étaient encore plus robustes, et un échantillon de troncs d'arbres a révélé des niveaux considérablement réduits de TCE à l'intérieur des arbres.

Lorsque les arbres absorbent et dégradent les produits chimiques, appelée phytoremédiation, cela se fait souvent au détriment de leur propre santé. Cela se manifeste par un retard de croissance, feuilles jaunes, feuilles et branches brunes flétries, et parfois la mort car le polluant entrave la capacité de l'arbre à survivre. Mais lorsque le microbe sélectionné spécifiquement pour traiter cette toxine est introduit, les arbres ont détruit le TCE et ont connu une croissance plus robuste et des taux de survie accrus, avantages évidents du probiotique.

"Le véritable objectif est d'essayer d'améliorer les performances, " a déclaré le co-auteur Michael Blaylock, président et chef de la direction d'Edenspace Systems Corporation en Virginie. « Si nous avons quelque chose qui accélère et améliore les performances et permet aux arbres de mieux pousser, c'est vraiment ce que nous essayions d'accomplir avec ce projet."

En outre, les chercheurs ont découvert que des échantillons d'eau souterraine prélevés directement en aval du site d'essai présentaient des niveaux beaucoup plus faibles de la toxine, par rapport à des niveaux plus élevés en amont de la zone d'essai. Ils ont également trouvé des preuves d'une augmentation du chlorure dans le sol autour des racines de peuplier, un inoffensif, élément et sous-produit naturel du TCE, car il est dégradé par les bactéries à l'intérieur des arbres.

Un certain nombre d'organisations ont manifesté leur intérêt pour l'utilisation de cette technologie, a déclaré le co-auteur John Freeman, directeur scientifique d'Intrinsyx Technologies Corporation basé au parc de recherche de la NASA. Et les propriétaires fonciers gênés par les coûts élevés associés aux méthodes de nettoyage traditionnelles commencent à utiliser la technologie.

« Cela a le potentiel d'avoir un impact énorme sur de nombreux sites hérités où vous avez des problèmes d'eaux souterraines contaminées, y compris TCE, et où le financement est actuellement moins disponible, " Freeman a déclaré. "C'est certainement une grande économie de coûts pour toutes les personnes impliquées. C'est une vraie situation gagnant-gagnant parce que c'est vert, c'est durable à long terme, publiquement acceptable et il est alimenté à l'énergie solaire par les arbres eux-mêmes."