Valorisation des déchets d'une mine de plomb en Hongrie
Le concept d'ingénierie écologique peut être défini comme l'harmonisation des écosystèmes et de la pratique de l'ingénierie au service du développement durable. Les objectifs de l'ingénierie écologique et de l'écotechnologie peuvent donc être définis comme suit : la restauration des écosystèmes considérablement perturbés par les activités humaines et le développement de nouveaux écosystèmes durables.
Les Micro-organismes Efficaces® sont constitués de micro-organismes présents dans la nature. On ne trouve aucun micro-organisme génétiquement modifié dans les EM. Les Micro-organismes Efficaces® ne contiennent que des micro-organismes bénéfiques, qui ont des effets positifs sur les systèmes écologiques et sur l'environnement. Les EM ne contiennent aucun micro-organisme nuisible ou pathogène.
Comme nous le savons, les micro-organismes efficaces constituent une communauté microbienne harmonisée, qui peut être utilisée dans des systèmes écologiques. Les micro-organismes efficaces® se composent de différents micro-organismes, capables de coexister et de collaborer. Il s'agit là d'une propriété exceptionnelle des EM® du professeur Higa. Selon notre interprétation, les effets de cette communauté microbienne peuvent être bien plus importants dans les systèmes écologiques que ceux d'une seule espèce ou d'un simple mélange de différentes espèces.
Les micro-organismes efficaces® se caractérisent par diverses fonctions bénéfiques (décomposition de la matière organique, production de substances bioactives, promotion d'un environnement sain, etc.).
Les Micro-organismes efficaces® sont disponibles sur le marché à un prix raisonnable. Leur utilisation est économique, ce qui est particulièrement important dans les pays à faible revenu.
Au vu de tout ce qui précède, on peut conclure que la technologie EM peut être utilisée efficacement dans les systèmes écologiques, tant dans la pratique agricole que dans la gestion de l'environnement.
Les risques environnementaux liés aux déchets des mines de plomb
L'exploitation minière est l'une des nombreuses technologies qui ont des effets négatifs sur l'environnement naturel. Cela vaut tout particulièrement pour les mines de plomb, dont les déchets contiennent de nombreux éléments toxiques susceptibles de polluer de vastes zones sous l'effet de l'érosion éolienne. Le plomb est l'un des métaux lourds les plus toxiques. Ses déchets miniers peuvent être considérés comme une bombe à retardement chimique potentielle.
Les déchets de mines de plomb, extrêmement toxiques, ont été choisis en raison de l'efficacité de la technologie EM en matière de protection de l'environnement. Faire pousser de la végétation sur ces déchets de mines de plomb constituait un véritable défi écologique.
Le site expérimental
Les déchets provenant des mines de plomb présentaient des risques chimiques et écotoxicologiques élevés en raison de leur forte teneur en plomb. La concentration en plomb s'élevait à 4 200 mg/kg, soit 42 fois plus que la valeur limite hongroise pour les sols non contaminés. La teneur en plomb de la parcelle d'essai a été calculée et s'est avérée être de 1,27 kg/m². Notre défi consistait à cultiver des plantes sur ce substrat hautement toxique, afin d’empêcher la propagation de la pollution par le plomb due à l’érosion éolienne.
L'expérience
L'expérience a été menée à Gyöngyösoroszi, en Hongrie.
Les conditions écologiques des déchets de mines de plomb devaient être modifiées afin de permettre la production de biomasse. Les plantes ne peuvent pas pousser au pH des déchets de mines de plomb (pH = 2,5). Gruiz (chercheur spécialisé dans les outils techniques de gestion des risques environnementaux) a proposé de stabiliser chimiquement les résidus miniers de plomb, très acides, à l’aide de cendres volantes, un autre déchet présentant un pH alcalin. Afin de neutraliser l'acidité, 5 % de cendres volantes ont été mélangés aux déchets de mine de plomb.
Créer des conditions écologiques favorables aux plantes a constitué un véritable défi d'ingénierie écologique, car ni les déchets de la mine de plomb, ni les cendres volantes ne sont propices à la croissance végétale. Deux parcelles ont été aménagées et la moitié de celles-ci a été revitalisée. Pour la revitalisation microbiologique, on a utilisé des Micro-organismes efficaces® (EM activés, 5 ml/m²). En raison de la faible teneur en nutriments des déchets, la revitalisation a dû être complétée par des engrais inorganiques (NPK 1:1:1, 60 g/m²) ainsi que par des engrais organiques (mélasse de canne à sucre, 55 g/m²). De la chaux a également été utilisée dans l’une des parcelles.
Trois plantes expérimentales ont été sélectionnées pour stabiliser la surface des déchets provenant d'une mine de plomb : de l'herbe (mélange d'espèces sélectionnées), du sorgho (Sorghum bicolor L.) et du sorgho du Soudan (Sorghum sudanese).
Au total, 12 traitements différents ont été testés dans le cadre de cette étude de cas d’ingénierie écologique. Les plantes ont été récoltées à la fin de l’expérience. Afin de démontrer l’efficacité de l’application des EM, le sol de la rhizosphère a été analysé à l’aide de tests microbiologiques. Des échantillons de sol ont été prélevés dans la rhizosphère du gazon, du sorgho et du sorgho du Soudan. Le nombre de bactéries hétérotrophes et de champignons microscopiques a été déterminé dans le sol de la rhizosphère.
Vitalité du sol de la rhizosphère
L'efficacité de l'EM pour la revitalisation des déchets provenant des mines de plomb a été caractérisée à partir du nombre de micro-organismes vivants présents dans le sol de la rhizosphère (exprimé en unités formant colonie par gramme de sol). Le nombre de bactéries hétérotrophes présentes dans le sol de la rhizosphère est illustré à la figure 1.
La rhizosphère correspond à l'interface entre les racines des plantes et leur environnement. La rhizosphère est la partie du sol influencée par les racines des plantes et ne mesure que quelques millimètres de large (Figure 1). Même s’il s’agit donc d’un volume relativement faible, l’activité et la densité de la vie du sol y sont extrêmement élevées par rapport au reste du sol. La vitalité de la rhizosphère détermine fondamentalement la croissance des plantes. L'optimisation de la rhizosphère peut servir de fondement à l'ingénierie écologique. La vitalité du sol rhizosphérique est importante tant pour la production agricole que pour la gestion. Si la
Si la vitalité du sol de la rhizosphère est optimisée, on peut s'attendre à la fois à des rendements agricoles élevés et à une protection efficace de l'environnement.
L'application d'EM (+EM) peut être comparée au traitement témoin (non traité). L'application d'EM a considérablement augmenté le nombre de bactéries hétérotrophes par gramme de sol : de 43 millions à 545 millions (herbe), de 42 millions à 457 millions (sorgho) et de 45 millions à 304 millions (sorgho d'Alger). L'application d'EM a entraîné respectivement 13 fois, 11 fois et 7 fois plus de bactéries hétérotrophes dans la rhizosphère que dans le groupe témoin.
L'application d'EM associée à de la chaux (+EM + chaux) peut être comparée au traitement à la chaux (+ chaux).
L'application d'EM a également entraîné une augmentation du nombre de bactéries hétérotrophes par gramme de sol dans les deux cas, passant de 374 millions à 1 740 millions (herbe), de 119 millions à 209 millions (sorgho) et de 133 millions à 589 millions (herbe de Soudan). L'application d'EM a entraîné une multiplication par 5, par 2 et par 4 du nombre de bactéries hétérotrophes dans la rhizosphère par rapport à un traitement à la chaux. L'application d'EM associée à de la chaux a entraîné le plus grand nombre de bactéries hétérotrophes dans le cas du gazon et du sorgho du Soudan.
Le nombre de champignons microscopiques présents dans le sol de la rhizosphère est illustré à la figure 2.
Les champignons microscopiques sont plus sensibles aux conditions environnementales que les bactéries hétérotrophes. L'EM contient également des champignons microscopiques. Il fallait déterminer si l'EM était capable d'influencer le nombre de champignons microscopiques dans la rhizosphère des plantes. Le nombre de champignons microscopiques était inférieur à celui des bactéries hétérotrophes dans chaque traitement.
L'application d'EM (+ EM) peut être comparée au traitement témoin (non traité). L'application d'EM a efficacement augmenté le nombre de champignons microscopiques par gramme de sol : de 0,32 million à 1,29 million (herbe), de 0,40 million à 3,04 millions (sorgho), de 1,67 million à 2,40 millions (herbe de Soudan).
L'application de chaux (+ chaux) peut être comparée au traitement témoin (non traité). L'application de chaux a réduit le nombre de champignons microscopiques dans tous les cas : de 0,32 million à 0,16 million (herbe), de 0,4 million à 0,16 million (sorgho), de 1,67 million à 0,19 million (herbe de Soudan). Ces résultats indiquent que les champignons microscopiques se développent de préférence dans un milieu acide plutôt que dans un milieu alcalin.
L'application d'EM et de chaux (+ EM + chaux) peut être comparée au traitement à la chaux (+ chaux). Dans tous les cas, l’application d’EM a entraîné une augmentation significative du nombre de champignons microscopiques, passant de 0,16 million à 1,37 million (herbe), de 0,16 à 0,41 million (sorgho) et de 0,19 million à 0,46 million (herbe de Soudan). Cela signifie que l’EM a été capable de compenser l’influence négative de la chaux sur la croissance des champignons microscopiques dans le sol de la rhizosphère.
Production de biomasse
La production estimée de biomasse en fonction des différents traitements a fait apparaître des différences importantes (fig. 3).
L'application de l'EM (+ EM) peut être comparée au traitement témoin (non traité). La production de biomasse (g/m²) a considérablement augmenté : de 61 à 167 (herbe), de 32 à 241 (sorgho) et de 32 à 315 (herbe de Soudan). La production de biomasse a été multipliée par 2,7, 7,7 et 10,0 respectivement pour l'herbe, le sorgho et le sorgho du Soudan.
L'application de chaux (+ chaux) peut également être comparée au traitement témoin. La production de biomasse (g/m²) a également augmenté : de 61 à 112 (herbe), de 32 à 136 (sorgho), de 32 à 56 (herbe de Suedang). Cependant, l'application de chaux a entraîné une production de biomasse inférieure à celle obtenue avec l'application d'EM.
L'application d'EM associée à de la chaux (+ EM + chaux) peut être comparée au traitement à la chaux (+ chaux). L'application d'EM a encore augmenté la production de biomasse (g/m²) : de 112 à 243 (herbe), de 136 à 238 (sorgho), de 56 à 393 (herbe de Soudan). La production de biomasse a été fortement stimulée par les applications d’EM, dans une fourchette de 160 à 390 g/m², ce qui correspond à 1,6 – 3,9 tonnes/hectare.
Les résultats concernant la production de biomasse se sont avérés comparables à la vitalité du sol de leur rhizosphère.
Absorption de plomb par les plantes d'essai
La concentration en plomb des plantes récoltées a été mesurée. De grandes différences ont été constatées. Les concentrations en plomb les plus élevées ont été mesurées dans les traitements témoins, où seuls des cendres volantes avaient été mélangées aux déchets de mine de plomb.
Les cendres volantes n'ont pas empêché l'absorption du plomb par les plantes testées. La concentration en plomb était de 92 mg/kg dans l'herbe, de 119 mg/kg dans le sorgho et de 106 mg/kg dans le sorgho d'Éthiopie. Ces concentrations élevées ont été réduites grâce à l'application d'EM et sont tombées à 19 mg/kg dans l'herbe (réduction de 80 %), 9 mg/kg dans le sorgho (réduction de 92 %) et 7 mg/kg dans le sorgho du Soudan (réduction de 93 %).
L'apport de chaux a également permis de réduire efficacement la concentration en plomb des plantes. Les concentrations en plomb les plus faibles ont été mesurées lorsque l'EM et la chaux ont été utilisés conjointement.
Résumé
L'application d'EM a augmenté le nombre de bactéries hétérotrophes et de champignons microscopiques dans tous les cas. La production de biomasse a été considérablement accrue par l'EM, grâce à la vitalité accrue de la rhizosphère. L'application d'EM a réduit la concentration en plomb dans les plantes testées.
Les Micro-organismes efficaces® se sont révélés efficaces pour favoriser l'implantation de la végétation sur les déchets issus de l'exploitation minière du plomb et pour stabiliser la surface de ces déchets grâce aux plantes.
Conclusion
La technologie EM a été utilisée avec succès dans le cadre d'un projet d'éco-ingénierie visant à revitaliser des déchets miniers de plomb hautement toxiques.
Cette étude nous a été transmise par le Dr Murányi, de Hongrie
Liens : non traité (contrôle) ; à droite : Application EM (+ EM).
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