Contribution à la gestion environnementale des zones de stockage des phosphogypses en Tunisie : traitement par association bioaugmentation / phytoextraction

Contribution to environmental management of phosphogypsum storage areas in Tunisia : bioaugmentation treatment associated to phytoextraction process

• Auteur / Autrice : Jihen Jalali
• Direction : Thierry Lebeau, Emna Ammar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes
• Date : Soutenance le 03/12/2018
• Etablissement(s) : Nantes en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Planétologie et Géosciences (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Delavault
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Chedly Abdelly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Laffont-Schwob, Haïtham Sghaier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets des métaux lourds

Zygophyllacées

Phytorestauration

Aspect environnemental

Phosphogypse

Mots clés libres

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Résumé

Ce travail contribue à la résolution du problème environnemental posé par les phosphogypses (PG), grâce à une approche potentiellement peu invasive et peu coûteuse qui repose sur l’utilisation d’organismes vivants (plantes et microorganismes). Deux objectifs ont été poursuivis : i) extraire les contaminants des PG pour réduire le risque environnemental et ii) valoriser les terres rares. La méthode de phytoextraction associée à la bioaugmentation a été appliquée au Cd et Sr (objectif environnemental) et au Ce, La, Nd et Y (objectif économique). Dans un premier temps, une évaluation de l’impact environnemental de tous les sites de dépôts des PG en Tunisie a été réalisée, avec l’analyse physico-chimique des sols jouxtant les dépôts de PG ainsi que les communautés bactériennes et végétales colonisant naturellement les sites. Parmi les espèces végétales présentes, Zygophylum album accumule le plus les éléments traces métalliques (ETM). Dans un deuxième temps, l’aptitude des bactéries isolées à partir de prélèvements effectués sur sites, à tolérer les ETM étudiés a été évaluée. Leurs capacités à les mobiliser grâce à la production de sidérophores, dont la pyoverdine, et à stimuler la croissance des plantes grâce à la production d’acide indole acétique (AIA) et la dégradation d’ACC désaminase ont été investiguées. Les isolats les plus performants ont été associés à des plantes commerciales (Trifolium pratense et Helianthus annuus) cultivées sur un mélange PG-Terreau. Les deux plantes ont surtout accumulé le Sr et dans une moindre mesure les Ce, La et Nd. Le couplage bactéries-plantes a permis de stimuler la croissance des plantes et d’augmenter la biodisponibilité de ces ETM, sauf le Cd.

The present work aims at solving the environmental problem raised by phosphogypsum (PG), thanks to a potentially invasive and cheap approach which relies on the use of living organisms (plants and microorganisms). Two objectives are pursued: i) extracting contaminants from PG to reduce the environmental risk and ii) valuing rare earths. The phytoextraction method associated with bioaugmentation are applied to Cd and Sr (environmental objective) and Ce, La, Nd and Y (economic objective). As a first step, an assessment of the environmental impact of all PG depository sites in Tunisia is carried out, with the physico-chemical analysis of soils adjoining PG deposits, as well as the bacterial and plant communities which naturally colonize sites. Among the present plant species, The Zygophylum album accumulates the most metal trace elements (MTE). As a second step, the isolated bacteria from on-site samples are evaluated for their ability to tolerate the studied MTE, their ability to mobilize MTE through the production of siderophores, including pyoverdine, and to stimulate the plants growth through the production of indole acetic acid (AIA) and degradation of the ACC deaminase. The most successful bacteria are associated with commercial plants (Trifolium pratense and Helianthus annus) which are grown on a PG-Compost mixture. Both plants mainly accumulated Sr and to a lesser extent Ce, La and Nd. The coupling of Bacteria-plant help stimulate plant growth and increase the bioavailability of the studied MTE, except for Cd.