Tout d’abord, on étale sur le champ une fine couche de roche concassée. Puis on cultive du chanvre et des graminées, on récolte la biomasse contaminée et on la porte à des températures très élevées. Le matériau carbonisé obtenu retourne ensuite sur le terrain, où il devrait retenir une partie des PFAS qui subsistent.
C’est la stratégie décrite par un groupe coordonné par l’Université de Yale dans une étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences. Selon les calculs, elle pourrait coûter un peu plus de 29 000 dollars par hectare sur une période de vingt ans, contre les 800 000 à 1,6 million requis aux États‑Unis par les dépollutions les plus invasives. Pour l’instant, toutefois, les parcelles réhabilitées n’existent que dans des simulations statistiques construites à partir de données expérimentales déjà disponibles.
Les engrais qui ont amené les PFAS dans les champs
Le problème s’est développé parallèlement à une pratique jugée avantageuse et circulaire pendant des années : utiliser comme fertilisants les biosolides, c’est‑à‑dire les boues traitées produites par les stations d’épuration. Elles sont riches en nutriments tels que l’azote et le phosphore, et peuvent donc remplacer une part des engrais. Mais avec les nutriments, elles peuvent aussi transporter des substances déversées dans les réseaux d’assainissement par les foyers et les industries.
Les installations traditionnelles de traitement des eaux usées ne retirent ni ne détruisent le PFOA et le PFOS. Les deux composés peuvent se concentrer dans les boues, atteindre le sol et se déplacer vers les nappes phréatiques, les cours d’eau, les plantes et les animaux. C’est ce que rappelle aussi l’Agence américaine pour la protection de l’environnement dans son évaluation préliminaire des risques liés aux biosolides.
L’évaluation de l’EPA porte sur des scénarios modélisés et sur seulement deux substances de la vaste famille des PFAS. Elle indique toutefois que, dans certaines conditions, même des boues dont les concentrations frôlent les limites de détection peuvent produire des expositions problématiques pour les personnes vivant à proximité des champs ou consommant principalement du lait, des œufs, de la viande, du poisson et de l’eau provenant de la zone concernée. Le risque varie avec le type de sol, le nombre d’applications, le type de culture et la profondeur des puits. Deux parcelles voisines peuvent donc raconter des histoires différentes.
L’étude de Yale s’appuie sur des données du Maine, l’État américain qui en 2022 a interdit l’épandage des boues sur les terres. Selon le département local de l’Agriculture, la contamination par les PFAS liée aux biosolides et à d’autres sources a touché, à des degrés divers, 90 exploitations agricoles. Pendant des années, de nombreux agriculteurs avaient appliqué sur leurs terrains un fertilisant économique et autorisé. Le reste est arrivé sans étiquette.
Le basalte rend le PFOS plus facile à absorber
La stratégie proposée commence par l’application d’une roche alcaline finement pulvérisée, comme le basalte. La poudre augmente le pH du sol et rend le PFOS plus mobile. Une caractéristique qui, dans ce cas, est utilisée pour faciliter son absorption par les racines.
Sur le terrain, on cultive ensuite des espèces capables d’accumuler une partie de la contamination, notamment le chanvre et les graminées vivaces. Selon le modèle, gérer le pH de cette manière pourrait accélérer l’élimination du PFOS et raccourcir les délais de dépollution de plus de dix ans sur des sols présentant des niveaux de contamination typiques selon les auteurs. L’effet concerne surtout le PFOS; le comportement du PFOA est différent et la grande famille des PFAS comprend des milliers d’autres substances. Déjà deux d’entre elles suffisent à compliquer considérablement la récolte.
La biomasse contaminée, bien entendu, ne peut pas finir dans les aliments pour animaux ni dans la chaîne alimentaire. Elle est soumise à la pirolise, un traitement à haute température en l’absence d’oxygène qui devrait détruire le PFOA et le PFOS présents dans les tissus végétaux. Du processus sort du biochar, une forme de charbon végétal qui peut être réintroduite dans le sol.
Ici, le système change de fonction. Lors de la première phase, les PFAS deviennent plus disponibles pour les plantes; le biochar, lui, retient ceux qui restent et en limite la dispersion. Les simulations estiment une réduction supérieure à 95 % de la lixiviation vers les eaux souterraines. L’ajout trop tôt pourrait toutefois ralentir l’absorption par les plantes : les délais et les quantités devraient être choisis en fonction du niveau de contamination et des caractéristiques du champ.
Le coût de 29 000 dollars comprend aussi le CO2
Le coût médian estimé par les auteurs est de 1 460 dollars par hectare et par an. En répétant le traitement sur une période maximale de vingt ans, on arrive à un peu plus de 29 000 dollars par hectare, incluant une indemnité pour le manque à gagner de l’agriculteur pendant la dépollution. Une somme bien inférieure à celle du creusement du sol contaminé, de son transport et des traitements thermiques de l’ensemble du sol.
Dans ce prix figure aussi la valeur économique attribuée au dioxyde de carbone retiré. Le basalte, en s’altérant, réagit avec le CO2, tandis que le biochar conserve une partie du carbone assimilé par les plantes. Selon le modèle, appliquer le système sur environ un million d’hectares agricoles américains pourrait retirer de l’atmosphère environ 10,5 millions de tonnes de CO2 par an. Les revenus liés à l’élimination du carbone réduisent fortement le coût final de la dépollution : sans un marché prêt à les reconnaître, la facture grimperait.
Même le bilan climatique doit sortir de l’ordinateur. Fragmenter et transporter la roche, récolter la biomasse, l’acheminer vers les installations et alimenter la pyrolyse nécessitent de l’énergie. Les auteurs ont inclus ces émissions dans les simulations, mais une application réelle dépendrait des distances, des installations disponibles et de la possibilité d’utiliser des unités mobiles directement près des champs. Déplacer des tonnes de basalte et de récolte à travers les États‑Unis ne se fait guère par photosynthèse.
Le travail réunit des techniques déjà étudiées séparément et les transforme en une stratégie unique: les plantes extraient une partie de la contamination, la pyrolyse traite la biomasse récoltée, le biochar limite la dispersion et le basalte modifie le sol en contribuant aussi à l’absorption du CO2.
À présent, le système devra être expérimenté pendant plusieurs années sur des champs réels, où comptent le type de sol, le mélange de PFAS présent, les rendements des cultures et la distance par rapport aux installations de pyrolyse. La direction, pour l’instant, est concrète: dépolluer le terrain en le laissant sur place, saison après saison, plutôt que de l’excaver et de le transformer en une montagne de déchets à transporter ailleurs.
