Qu’est-ce que la phytoremédiation ?

Une technique aux quatre mécanismes

Le terme « phytoremédiation » a été forgé dans les années 1990 par le Dr Ilya Raskin, chercheur au Biotechnology Center for Agriculture and the Environment de l’Université Rutgers (New Jersey). La technique repose sur quatre mécanismes biologiques distincts, souvent combinés dans les projets de terrain :

• Phytoextraction : la plante absorbe les contaminants par ses racines et les accumule dans ses parties aériennes (tiges, feuilles). La biomasse est ensuite récoltée et traitée pour récupérer ou confiner les polluants.
• Rhizofiltration : les racines captent et concentrent les contaminants présents dans l’eau (nappes, effluents industriels) plutôt que dans le sol.
• Phytostabilisation : la plante immobilise les contaminants dans la zone racinaire, empêchant leur migration vers les nappes phréatiques ou l’air, sans nécessairement les extraire.
• Phytovolatilisation : certains composés volatils (mercure, sélénium, composés organiques) sont absorbés puis rejetés dans l’atmosphère par les feuilles, transformés en formes moins toxiques.

Les avantages face aux techniques classiques

Comparée à l’excavation des terres, à l’incinération ou au traitement chimique, la phytoremédiation présente plusieurs atouts :

• Coût : 10 à 100 fois moins cher selon les sites (études Phytotech, Rutgers).
• Impact : non invasive, préserve la structure des sols.
• Empreinte carbone : la plante capte aussi du CO₂ pendant sa croissance.
• Co-bénéfices : paysage amélioré, retour à l’usage agricole possible à terme.

Ses limites sont toutefois réelles : la profondeur d’action est limitée à la zone racinaire (1 à 2 mètres pour le chanvre), la durée de traitement se compte en années voire décennies, et certains contaminants ne sont pas accessibles biologiquement (fortement liés aux particules du sol).

Pourquoi le chanvre ? Les atouts biologiques

Plusieurs espèces sont utilisées en phytoremédiation — tournesol, moutarde indienne, amarante, saule, peuplier, fougère Pteris vittata pour l’arsenic. Le chanvre se distingue par une combinaison rare de propriétés :

• Système racinaire profond : racine pivotante pouvant atteindre 2 à 3 mètres, mobilisant les contaminants dans des couches inaccessibles à la plupart des cultures.
• Biomasse élevée : 7 à 10 tonnes de paille sèche par hectare — plus la biomasse est importante, plus la quantité de contaminants extraits est élevée.
• Croissance rapide : 100 à 120 jours par cycle, contre plusieurs années pour les arbres phytoremédiateurs.
• Tolérance aux métaux lourds : le chanvre continue à croître normalement dans des sols où d’autres cultures dépérissent. Il absorbe cadmium, plomb, zinc, nickel, cuivre sans effondrement de production.
• Absence d’intrants : pas besoin de pesticides ni d’herbicides, donc pas de contamination chimique supplémentaire pendant le traitement.
• Adaptation climatique : tolérant à divers sols et climats tempérés.

« Le chanvre se révèle comme l’une des meilleures plantes phytoremédiatrices que nous ayons pu identifier. »

— Slavik Dushenkov, chercheur, Phytotech Inc., programme Tchernobyl 1998

Cette déclaration, reprise par Central Oregon Green Pages en 1998 et citée ensuite par de nombreuses publications scientifiques, reflète les conclusions de l’équipe qui a mené les premières expériences de terrain à Tchernobyl. Dushenkov est par ailleurs co-auteur de la publication de référence parue en 1999 dans Environmental Science & Technology.

Les études scientifiques de référence

Tchernobyl (1998-1999) : l’étude fondatrice

La catastrophe nucléaire d’avril 1986 à la centrale de Tchernobyl (Ukraine) a contaminé durablement plus de 4 000 km² de terres en Ukraine, en Biélorussie et en Russie par du césium-137 (demi-vie 30 ans) et du strontium-90 (demi-vie 29 ans), principalement. Dans les années 1990, l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) a sollicité des solutions alternatives aux traitements classiques. En 1998, trois organisations ont conjointement planté du chanvre industriel dans la zone d’exclusion :

• Phytotech Inc. (New Jersey, États-Unis), spin-off de l’équipe du Dr Raskin à Rutgers
• Consolidated Growers and Processors (CGP)
• Ukraine’s Institute of Bast Crops — qui disposait d’une banque génétique de 400 variétés de chanvre

L’étude publiée par Dushenkov et al. en 1999 dans la revue Environmental Science & Technology (vol. 33, p. 469-475), intitulée Phytoremediation of Radiocesium-Contaminated Soil in the Vicinity of Chernobyl, Ukraine, a identifié les paramètres déterminants pour l’absorption du césium-137 par différentes cultures, dont le chanvre. Les résultats ont montré que la disponibilité du césium pour les plantes était limitée par sa fixation aux particules du sol, mais que certains amendements (chélatants) permettaient d’augmenter significativement le taux d’absorption. Cette publication a posé les bases scientifiques de toutes les études ultérieures.

Allemagne (2001-2005) : les métaux lourds industriels

Parallèlement aux travaux ukrainiens, l’équipe allemande de P.W. Linger (Université de Wuppertal) a mené entre 2001 et 2005 des expériences sur des parcelles contaminées par des effluents industriels. Les chanvres cultivés sur ces sols ont efficacement extrait du nickel, du cadmium et du plomb, avec des taux d’accumulation significatifs dans les parties aériennes. Ces travaux, publiés dans plusieurs revues scientifiques européennes, ont confirmé la capacité du chanvre à tolérer et capter les métaux lourds sans effondrement du rendement.

Tarente, Italie (2012-2024) : la lutte contre la pollution industrielle

En 2008, l’aciérie Ilva de Tarente — la plus grande d’Europe, couvrant 15 millions de m² et longtemps exploitée par la famille Riva — est au cœur d’un scandale sanitaire et environnemental majeur. Les autorités italiennes ordonnent l’abattage du troupeau de 600 brebis de la ferme Masseria Fornaro, après que des taux anormalement élevés de dioxine, de nickel et de plomb y ont été détectés. La pollution industrielle avait contaminé les pâturages dans un rayon de 20 km autour du site.

En 2012, l’éleveur Vincenzo Fornaro, fils de producteur de ricotta, rencontre Claudio Natile, président de l’association CanaPuglia créée en 2011. Ensemble, ils lancent une expérience de phytoremédiation par le chanvre industriel sur 3 hectares de la Masseria. Le projet s’inspire directement des travaux de Tchernobyl et s’étend progressivement : une centaine d’agriculteurs de Pouilles ont depuis rejoint la démarche. L’Ilva, saisie par la justice en 2012 pour « crimes contre la sécurité publique », continue de faire l’objet de poursuites européennes (Cour européenne des droits de l’homme). La phytoremédiation ne résout pas à elle seule le problème industriel — mais elle offre aux éleveurs et agriculteurs locaux une voie concrète pour récupérer progressivement leurs terres et leur activité.

Fukushima : l’occasion manquée

Après la catastrophe nucléaire de Fukushima Daiichi en mars 2011, plusieurs appels internationaux ont été lancés pour utiliser la phytoremédiation par le chanvre sur les terres contaminées. Mais le Cannabis Control Act de 1948, imposé par l’administration d’occupation américaine après la Seconde Guerre mondiale, rend extrêmement difficile l’obtention d’une licence de culture au Japon. Les autorités ont donc privilégié d’autres phytoremédiateurs : tournesols (plantés par millions), moutarde (Brassica juncea), amarante, sarrasin et algues. Le chanvre, qui aurait pu jouer un rôle sur des milliers d’hectares, est resté cantonné aux expériences de laboratoire. Cette situation illustre l’une des limites pratiques majeures de la technique : les cadres réglementaires et politiques l’emportent souvent sur les considérations scientifiques.

Chine (2012) et études ultérieures sur le cadmium

Des chercheurs chinois ont confirmé en 2012 l’efficacité du chanvre pour absorber le cadmium, l’un des polluants industriels les plus problématiques en Asie (rizières contaminées, mines). Plusieurs équipes asiatiques et européennes ont depuis approfondi l’étude de la tolérance variétale au cadmium, identifiant des cultivars particulièrement efficaces. Le rapport 2020 d’Biomass and Bioenergy recense plus d’une trentaine de publications scientifiques internationales sur le chanvre phytoremédiateur depuis 2010.

Quels contaminants le chanvre peut-il extraire ?

Cette polyvalence relative fait du chanvre un candidat intéressant pour des sites aux pollutions mixtes, fréquents dans les zones industrielles anciennes (friches d’aciérie, anciennes blanchisseries, sites pétrochimiques).

Que devient la biomasse contaminée ?

C’est la question critique de toute phytoremédiation : une fois que les plantes ont absorbé les contaminants, leur biomasse aérienne devient elle-même polluée et ne peut plus être valorisée normalement. Plusieurs solutions existent, à adapter selon le type et la concentration des contaminants :

• Confinement en centre de stockage spécialisé : pour les biomasses fortement contaminées (radionucléides, dioxines à fortes concentrations).
• Incinération contrôlée avec filtres : les métaux lourds sont concentrés dans les cendres, faciles à confiner ; les polluants organiques sont détruits par la température.
• Pyrolyse : décomposition thermique en absence d’oxygène, qui produit du biochar. Les métaux lourds restent dans le biochar (confinés), les polluants organiques sont dégradés, et on récupère une énergie thermique valorisable.
• Valorisation énergétique : production de biocarburants (éthanol), brûlage contrôlé pour cogénération. Des expériences en Biélorussie ont utilisé du chanvre cultivé sur terres contaminées pour produire de l’énergie — les métaux restant dans les cendres, faciles à récupérer.
• Valorisation matière : pour les biomasses peu contaminées, certaines applications industrielles restent possibles (fibres pour matériaux de construction, bioplastiques non alimentaires), sous réserve d’analyses rigoureuses.

Les plantes de chanvre utilisées pour la phytoremédiation ne doivent en aucun cas être consommées par les humains ou les animaux, ni servir à produire de l’huile alimentaire ou des graines. C’est une règle absolue que tous les protocoles sérieux imposent — et qui doit être tracée depuis la parcelle jusqu’au produit final.

Limites et honnêteté scientifique

La phytoremédiation n’est pas une baguette magique

Plusieurs idées reçues méritent d’être corrigées :

• « Le chanvre va tout nettoyer rapidement » : faux. La décontamination d’un site nécessite plusieurs cycles de culture successifs, étalés sur 5 à 20 ans selon la profondeur et la concentration des contaminants.
• « On peut récolter le chanvre phytoremédié pour en faire des tissus » : non, la biomasse contaminée doit être traitée spécifiquement. Certaines valorisations partielles existent pour les fibres peu contaminées, mais elles exigent des analyses préalables.
• « Le chanvre guérit les sols radioactifs en une saison » : absolument pas. Pour Tchernobyl, les études estiment qu’une décontamination partielle nécessiterait des décennies. La zone d’exclusion restera inhabitable pendant des siècles, voire des millénaires pour certaines zones.
• « Tous les contaminants sont également accessibles » : non. Le césium-137, par exemple, se fixe fortement aux argiles du sol, limitant sa disponibilité pour l’absorption par les racines. Des amendements (chélatants, acidifiants) sont souvent nécessaires pour augmenter l’efficacité.

Autres phytoremédiateurs complémentaires

Le chanvre n’est qu’une espèce parmi d’autres. D’autres plantes sont souvent plus efficaces pour des polluants spécifiques :

• Tournesol : excellent pour le césium et le strontium (utilisé massivement à Fukushima).
• Moutarde indienne (Brassica juncea) : très performante pour le chrome, le cuivre, le nickel, le plomb.
• Fougère aigle de Chine (Pteris vittata) : hyperaccumulatrice d’arsenic (unique dans le règne végétal).
• Saules et peupliers : phytoremédiation profonde sur plusieurs mètres, utilisés pour dépolluer les nappes phréatiques.
• Tabouret des champs (Thlaspi caerulescens) : hyperaccumulateur de zinc et cadmium.

Les projets de décontamination les plus efficaces combinent généralement plusieurs espèces, en rotation ou en co-culture, chaque plante ciblant un type de contaminant.

Le chanvre et les sols dans une logique plus large

Au-delà de la phytoremédiation stricto sensu, le chanvre améliore la santé des sols de façon plus générale. Son système racinaire pivotant décompacte les sols tassés par les engins agricoles, ses résidus de culture enrichissent la matière organique, et son absence de besoin en pesticides préserve la microfaune du sol. Ces effets agronomiques bénéficient aux cultures suivantes : les rendements en blé progressent de 8 à 10 % après une culture de chanvre (données InterChanvre). Dans une rotation bien conçue, le chanvre joue donc un triple rôle : production (fibre, graine), décontamination légère, amélioration agronomique. Pour approfondir la polyvalence de cette plante et ses débouchés industriels, consultez notre article sur les utilisations multiples du chanvre.

Perspectives en France

La France compte de nombreux sites industriels contaminés — friches d’anciennes aciéries (Nord, Lorraine), basses vallées de la Deûle avec l’ancien site Metaleurop Nord (plomb, zinc, cadmium), bassin minier du Nord-Pas-de-Calais, sites pétrochimiques de la vallée du Rhône, anciennes usines de munitions, stations-service fermées. Leur décontamination, partielle ou totale, constitue un enjeu sanitaire et territorial majeur.

Avec ses 25 000 hectares cultivés en 2024 (premier producteur européen), la filière française du chanvre dispose des variétés, des compétences agronomiques et des acteurs institutionnels (InterChanvre, INRAE, ADEME) pour s’engager dans des projets pilotes de phytoremédiation. Quelques expériences ont déjà été menées sur d’anciens sites industriels du Nord et du Grand Est. Leur montée en échelle se heurte à plusieurs freins : durée longue des projets, incertitudes réglementaires sur le devenir de la biomasse, coûts de suivi et d’analyse. Les politiques publiques commencent toutefois à intégrer la phytoremédiation dans les stratégies de reconversion des friches industrielles (plan France Reconquête Industrielle, dispositifs ADEME).

Conclusion : un outil puissant mais exigeant

Le chanvre a prouvé scientifiquement, depuis les expériences pionnières de Tchernobyl en 1998 jusqu’aux champs de Pouilles autour de l’Ilva, qu’il figure parmi les plantes les plus intéressantes pour la phytoremédiation. Ses atouts sont réels : système racinaire profond, biomasse élevée, tolérance aux métaux lourds, absence de besoin en intrants. Mais l’usage du chanvre pour dépolluer les sols n’est pas une solution magique : il exige des protocoles rigoureux, une gestion contrôlée de la biomasse contaminée, des années voire des décennies de cycles culturaux, et une articulation avec d’autres techniques de dépollution. Dans un contexte français où des centaines de sites industriels contaminés attendent une réhabilitation, le chanvre offre une piste à explorer sérieusement — à côté du tournesol, de la moutarde, des saules, des arbres hyperaccumulateurs, et des techniques physico-chimiques classiques. Comme pour tous les autres usages du chanvre, c’est dans la combinaison avec d’autres outils, et non dans l’opposition aux autres solutions, que cette plante exprimera tout son potentiel.

FAQ — Questions fréquentes sur le chanvre et la phytoremédiation

Qu’est-ce que la phytoremédiation et depuis quand existe-t-elle ?

La phytoremédiation désigne l’usage de plantes pour dépolluer des sols, des sédiments ou des eaux contaminés. Le terme a été forgé dans les années 1990 par le Dr Ilya Raskin, chercheur au Biotechnology Center for Agriculture and the Environment de l’Université Rutgers (New Jersey, États-Unis), bien que la pratique implicite existait déjà depuis les années 1980 dans des projets de laboratoire. La technique repose sur quatre mécanismes biologiques : la phytoextraction (la plante absorbe et concentre les contaminants dans ses parties aériennes), la rhizofiltration (les racines captent les contaminants dans l’eau), la phytostabilisation (immobilisation dans la zone racinaire) et la phytovolatilisation (les plantes transforment certains composés volatils avant de les relâcher sous forme moins toxique). Par rapport aux techniques classiques (excavation, incinération, traitement chimique), la phytoremédiation est 10 à 100 fois moins coûteuse, non invasive et bénéficie d’effets collatéraux positifs comme la captation de CO₂.

Pourquoi le chanvre est-il intéressant pour la phytoremédiation ?

Le chanvre combine plusieurs qualités rarement réunies chez d’autres plantes. Son système racinaire pivotant atteint 2 à 3 mètres de profondeur, ce qui lui permet de mobiliser des contaminants inaccessibles à la plupart des cultures. Il produit une biomasse élevée (7-10 tonnes de paille par hectare) qui concentre d’autant plus de polluants extraits. Sa croissance est rapide (100-120 jours par cycle). Il tolère remarquablement les métaux lourds sans voir son rendement s’effondrer, et absorbe cadmium, plomb, zinc, nickel et cuivre en quantités significatives. Il se cultive sans pesticides ni herbicides, ce qui évite la contamination chimique supplémentaire pendant le traitement. Enfin, il s’adapte à de nombreux climats tempérés. Slavik Dushenkov, chercheur de Phytotech qui a mené les études de Tchernobyl en 1998, a qualifié le chanvre de l’une des meilleures plantes phytoremédiatrices identifiées à ce jour.

Le chanvre a-t-il vraiment été planté à Tchernobyl ?

Oui, en 1998, soit douze ans après la catastrophe d’avril 1986. Trois organisations ont collaboré sur ce projet : Phytotech Inc. (société américaine du New Jersey, spin-off de l’équipe du Dr Ilya Raskin à l’Université Rutgers), Consolidated Growers and Processors (CGP) et l’Ukraine’s Institute of Bast Crops qui disposait d’une banque génétique de 400 variétés de chanvre. Les résultats ont été publiés en 1999 dans la revue Environmental Science & Technology par Dushenkov et collaborateurs, sous le titre Phytoremediation of Radiocesium-Contaminated Soil in the Vicinity of Chernobyl, Ukraine. L’étude a montré la capacité du chanvre à extraire du césium-137 et du strontium-90, tout en identifiant les paramètres limitants comme la fixation des radionucléides aux particules du sol. Il s’agit de la publication scientifique fondatrice du champ de la phytoremédiation par le chanvre.

Quels contaminants le chanvre peut-il extraire des sols ?

Le chanvre est efficace sur plusieurs catégories de contaminants. Pour les métaux lourds : cadmium, plomb, zinc, nickel, cuivre sont très bien extraits par phytoextraction. Pour les radionucléides : césium-137 et strontium-90 sont captés, avec une efficacité variable selon la disponibilité biologique dans le sol (souvent nécessité d’amendements chélatants). Pour les polluants organiques persistants : dioxines, PCB, hydrocarbures aromatiques polycycliques sont partiellement stabilisés ou dégradés. Pour les hydrocarbures : pétrole, essences, diesel peuvent être traités avec l’aide de la microflore rhizosphérique. Pour les pesticides et solvants industriels : le chanvre contribue à leur dégradation biologique. Cette polyvalence fait du chanvre un candidat intéressant pour les sites à pollutions mixtes, fréquents dans les zones industrielles anciennes (friches d’aciérie, anciennes blanchisseries, sites pétrochimiques).

Que devient la biomasse de chanvre contaminée ?

C’est la question critique de toute phytoremédiation. Les plantes ayant absorbé des contaminants ne peuvent plus être utilisées normalement et ne doivent en aucun cas servir à l’alimentation humaine ou animale. Plusieurs solutions de gestion existent selon le type et la concentration des polluants. Le confinement en centre de stockage spécialisé s’impose pour les contaminations fortes (radionucléides, dioxines élevées). L’incinération contrôlée avec filtres concentre les métaux lourds dans les cendres facilement confinables et détruit les polluants organiques par la température. La pyrolyse produit du biochar qui piège les métaux, dégrade les organiques et génère de l’énergie thermique valorisable. La valorisation énergétique en biocarburants (éthanol) ou cogénération est possible pour certains sites. La valorisation matière (fibres pour matériaux non alimentaires) reste possible pour les biomasses peu contaminées, sous réserve d’analyses rigoureuses. La traçabilité est indispensable depuis la parcelle jusqu’au produit final.

Combien de temps faut-il pour dépolluer un site avec du chanvre ?

Il n’y a pas de réponse universelle : la durée dépend du type de contaminant, de sa concentration, de la profondeur à traiter et des conditions pédoclimatiques. En général, la décontamination d’un site nécessite plusieurs cycles culturaux successifs étalés sur 5 à 20 ans pour les pollutions modérées. Les pollutions fortes ou profondes peuvent nécessiter plusieurs décennies, voire des générations. Pour les sites les plus contaminés comme Tchernobyl, la phytoremédiation ne rend pas le sol habitable dans un horizon humain proche : la zone d’exclusion restera dangereuse pendant plusieurs siècles pour certains radionucléides. La phytoremédiation n’est donc pas une solution pour des urgences sanitaires, mais pour une réhabilitation progressive de sites à long terme. Elle peut être combinée avec d’autres techniques (excavation ciblée des zones les plus contaminées, amendements chimiques) pour accélérer les résultats.

Pourquoi le Japon n’a-t-il pas utilisé le chanvre après Fukushima ?

Le Japon a été freiné par son cadre réglementaire. Le Cannabis Control Act, imposé par l’administration d’occupation américaine en 1948 après la Seconde Guerre mondiale, rend extrêmement difficile l’obtention d’une licence de culture de chanvre. Après la catastrophe nucléaire du 11 mars 2011, les autorités japonaises ont privilégié d’autres phytoremédiateurs plus accessibles juridiquement : des millions de tournesols ont été plantés (efficaces sur le césium), ainsi que de la moutarde indienne, de l’amarante, du sarrasin et même des algues dans les eaux contaminées. Des projets expérimentaux ont aussi étudié le colza et les épinards. Le chanvre, qui aurait pu apporter une contribution significative sur des milliers d’hectares, est resté cantonné aux expériences de laboratoire. Cette situation illustre une limite majeure de la phytoremédiation par le chanvre : les cadres politiques et réglementaires l’emportent souvent sur les considérations purement scientifiques.

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