Dynamique des contaminants au sein de la zone critique et stratégie de réhabilitation
Equipe du thème
Personnels permanents
Emmanuel Joussein – Pr
Vincent Gloagen – Pr
Anne Blondeau Da Silva – MCF HDR
Céline Girard – MCF
Valentin Robin – MCF
Gaëlle Saladin – MCF HDR
Maryline Soubrand – MCF HDR
Personnels contractuels
Jean Maillet – Post-doc
Hector Campos – ATER
Doctorant(e)s
Dorian Launai
Objectifs de recherche
L’objectif est de développer de nouvelles approches pertinentes afin de mieux appréhender au sein de la zone critique (lieu d’interactions atmosphère – hydrosphère – lithosphère – biosphère) la dynamique et mobilité des éléments métalliques. Cela passe par l’étude des phénomènes à l’interface solide-solution, le transfert des éléments (métaux et metalloïdes) vers les végétaux et l’humain (bioaccessibilité/biodisponibilité), et la stimulation de leurs défenses en contexte de forçages anthropiques (activité minière/industrielle, agriculture, changements climatiques).
Du fait des services rendus en particulier par le sol (compartiment réactif de la zone critique), il est primordial d’améliorer la compréhension des mécanismes écologiques qui régissent la mobilité des contaminants au sein de celui-ci ainsi que des impacts sanitaires liés (stabilité, spéciation, rémanence, devenir dans les écosystèmes, mode d’action spécifique ou combinée par effet « cocktail », et effets physiques, chimiques, biologiques sur la biosphère). L’originalité de ce thème réside sur des approches intégrées multi-analytiques et multi-échelles (du bassin versant/parcelle à la particule et au végétal), couplées à des approches modèles, transdisciplinaires afin de passer la frontière de la discipline pour résoudre une question sociétale (voie de réhabilitation, limitation des résidus, risque sanitaire… ).
Positionnement dans le thème
Questions scientifiques
1. Dynamique et comportement géochimique des éléments inorganiques dans l’environnement
Quelle est la source de la contamination ? et sous quelle forme est-elle présente ?
Quelle est la réactivité des phases porteuses et quel est l’impact sur le devenir des contaminants ?
Quelles sont les conséquences des changements environnementaux (naturels ou anthropiques) sur la spéciation des contaminants ?
2. Relation entre la spéciation et la bioaccessibilité (humain) / biodisponibilité (plante) des contaminants
Comment et sous quelles formes les éléments sont-ils transférés vers le vivant (biodisponibilité et bioaccessibilité) ?
Comment les éléments sont-ils compartimentés dans les plantes ?
Est-il possible de stimuler les défenses des plantes pour limiter l’utilisation d’intrants et donc leur diffusion ?
Méthodologies et approches employées
La méthodologie employée permet de répondre à diverses problématiques environnementales
Les approches sont multi-échelles, multi-analityques et transdisciplinaires
Projets en cours
Partenariat industriel – Orano et Académique (IC2MP, Université de Poitiers, et Mines Paris Tech).
Evolution des propriétés réactives d’un aquifère sableux en contexte de réhabilitation d’exploitation minière d’uranium par ISR (In Situ Recovery) acide.
Porteur : Dr. V. ROBIN (E2Lim, Université de Limoges).
Ce projet a pour but de mieux appréhender les processus élémentaires aux interfaces minéraux argileux – eau et notamment les réactions d’échanges cationiques et de dissolution en milieu acide par des approches expérimentales et modèles.
Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un projet R&D sur la technique d’exploitation minière par In Situ Recovery (ISR) acide, et plus particulièrement sur les problématiques liées à la réhabilitation après exploitation. De précédentes études ont notamment démontré l’intérêt des minéraux argileux gonflants dans un contexte de réhabilitation de sites exploités par ISR. De par leur forte réactivité chimique vis à vis des solutions, ces minéraux ubiquistes dans les formations exploitées par ISR peuvent jouer un rôle dans la mobilité des éléments pénalisants (adsorption d’éléments métalliques, effet tampon pH…)
Références bibliographiques :
Partenaires financiers :
Autres partenaires académiques :
Aliénor Transfert – AVRUL – Université de Limoges
prOtect – Une solution naturelle bioinspirée pour une agriculture sans pesticide
Coordinateurs ou porteurs à E2Lim : Céline GIRARD et Vincent GLOAGUEN
L’application de traitements phytosanitaires d’origine chimique (fongicides, herbicides, insecticides) constitue actuellement – pour l’agriculteur mais aussi le particulier – le principal moyen de protection des plantes. Certes efficaces, ces produits posent des problèmes de pollution diffuse et de santé des populations. Ils altèrent également la qualité des écosystèmes et réduisent la biodiversité (faune et flore, dont les insectes pollinisateurs). La réduction de l’usage des produits phytosanitaires constitue aujourd’hui un enjeu sociétal majeur et une nécessité pour préserver la biodiversité.
Le programme prOtect s’inscrit dans cette dynamique. Son originalité est de faire appel aux défenses naturelles des plantes pour :
· Diminuer le nombre de solution chimique en protection des cultures
· Eviter l’apparition des résistances aux pesticides
· Limiter les résidus de pesticides dans les produits alimentaires
Après avoir fait l’objet de plusieurs étapes de recherches scientifiques à caractère académique (TRL3), jalonnées par le dépôt de 3 brevets, la technologie a atteint une échelle préindustrielle (TRL6) permettant ainsi de développer puis d’évaluer dans un contexte agricole (viticulture, pomiculture, céréale, maraîchage) une méthode de biocontrôle appuyée sur l’application du Pleuran, un stimulateur des défenses naturelles des plantes (SDP) isolé à partir de pleurotes cultivés. Une fois pulvérisé sur les cultures, le SDP induit chez les plantes une résistance systémique, sorte d’immunité comparable à une vaccination, contre les maladies. De telles molécules renforcent ainsi la capacité de la plante à répondre à des attaques ultérieures et lui permettent de résister simultanément à un large spectre d’agents infectieux.
Les porteurs ont sollicité l’Agence ALIENOR TRANSFERT pour financer un programme de pré-incubation afin de déverrouiller les derniers points bloquants et permettre le déploiement de cette technologie à une échelle industrielle. L’objectif du présent programme de pré-incubation vise donc à :
· Finaliser la sécurisation de la PI et du savoir-faire associé
· Réaliser les derniers essais nécessaires pour la finalisation de la rédaction et du dépôt du dossier de substances actives auprès de l’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l’Alimentation, de l’Environnement et du Travail (ANSES)
· Créer une spin-off du Laboratoire qui, en lien avec les partenaires déjà identifiés et après transfert de technologie, se positionnera comme exploitant de la technologie prOtect
AAP CNRS-EC2CO (2023-2024)
PhytAsOrb: Impacts et risques sanitaires associés aux phyto-accumulations d’arsenic en vallée de l’Orbiel
Coordinatrice à E2Lim : Marilyne Soubrand
Le projet PhytAsOrb s’inscrit dans le thème transverse EC2CO : Transition des anciennes exploitations de minerais arséniés vers de nouveaux usages. Les travaux proposés prennent place dans la vallée de l’Orbiel (Aude, France), où se situait l’ancien district minier de Salsigne qui a longtemps été la plus grande mine d’or d’Europe et la plus grande mine d’arsenic au Monde. Suite à la fermeture du site minier en 2004, des travaux de réhabilitation ont été entrepris. Récemment, ce site a fait l’objet de nombreuses controverses suite à la crue dramatique d’octobre 2018 ayant entrainé de graves dégâts matériels, humains et environnementaux via la remobilisation de polluants métalliques.
Dans ce contexte, le transfert de l’As vers les végétaux (Axe 1) dédiés à la consommation tant en jardins potagers (salades, radis, tomates), qu’en champs cultivés (blé, riz, raisin), ou zones forestières (thym, champignons, asperges sauvages, châtaignes) sera étudié. Nous nous intéressons au rôle des dépôts foliaires dans l’accumulation de l’arsenic en atmosphère contaminée (Axe 2). Enfin, les mécanismes d’absorption foliaire associés seront investigués afin d’observer en quoi ces phytoaccumulations peuvent potentiellement induire un risque sanitaire lors de la consommation de plantes potagères, agricoles ou forestières. Des tests in vitro de bioaccessibilité par ingestion de plantes contaminées (selon le protocole BARGE) seront menés afin de déterminer la fraction biodisponible de l’As et des autres métaux après consommation humaine (Axe 3).
Le projet PhytAsOrb fait appel à des approches collaboratives, pluri-échelles, pluridisciplinaires et multi-méthodes pour répondre à ces questions.
Laboratoires associés : G3-GET (Eva Schreck, Astrid Avellan, Jérôme Viers, Aude Calas), LEFE (Camille Larue) et E2Lim (Marilyne Soubrand, Emmanuel Joussein)
Partenaires financiers :
Privé – AAP Recherche Région NA
Argilaine. Développement de géomatériaux à liant argileux pour le recyclage de déchets dans un process industriel de fabrication de laine de roche.
Coordinateur à E2Lim : V. ROBIN / E. JOUSSEIN
La nécessité actuelle de diminution de l’empreinte environnementale des entreprises consommatrices d’énergie appelle à aller vers des procédés industriels toujours moins consommateur de ressources (matières premières, énergie). Le concept cradle to cradle est une illustration de l’approche poursuivie par de nombreux scientifiques et industriels qui consiste à pouvoir réutiliser un produit dans un nouveau cycle de production (recyclage), et limitant le recours aux ressources non renouvelables (éco-conception). La collaboration entre l’acteur industriel régional Eurocoustic (Genouillac, Creuse), fabricant de laine de roche, et le laboratoire E2Lim (Université de Limoges) a pour but le développement de nouvelles technologies s’inscrivant dans cette approche.
Pour cela, il est proposé de valoriser ces déchets de laine minérale par activation alcaline. En effet, ces géomatériaux fonctionnalisés présentent les propriétés attendues tout en ayant un faible impact environnemental. L’objectif du projet sera donc de (i) de formuler des éco-matériaux nouvelle génération pour la valorisation des déchets de laine aujourd’hui non ou peu valorisés, tout en maintenant une résistance mécanique adaptée au procédé industriel, (ii) de comprendre les réactions mises en jeux afin d’approfondir les connaissances fondamentales et de pouvoir contrôler au mieux les propriétés (composition, comportement mécanique, etc) finales du matériau, pour in fine (iii) aller vers un changement d’échelle en proposant la fabrication sur site de géomatériaux avec une intégration dans le procédé industriel.
Partenaires financiers :
ANR 2026 à 2030
REXEL. Reconciling EXploitation of mineral resources and Environmental protection: natural attenuation and system resiLience
Coordinateur : E. Joussein (Porteur Work Package 2) et V. Robin (Porteur Work Package 3)
Partenaires de recherche (universités, organismes publics ou privés) : E2Lim, Université de Limoges; IC2MP, Université de Poitiers; LPS, Université Paris Saclay; Geops, Université Paris Saclay
Le projet REXEL vise à concilier exploitation des ressources minérales et protection de l’environnement, dans un contexte de transition écologique et de sécurisation des métaux critiques. Il s’appuie sur l’étude d’un ancien site minier tungstifère pour analyser la dynamique à long terme des contaminants (As, Bi, W) dans la zone critique et évaluer les processus d’atténuation naturelle comme facteurs de résilience des systèmes anthropisés. L’équipe E2LIM de l’Université de Limoges, PI de deux Work Packages, contribue à l’étude expérimentale et géochimique des transferts solide–solution, à la spéciation et à la mobilité des contaminants, ainsi qu’au volet minéralogique pour comprendre la fixation et l’évolution des éléments traces. Le projet structurera durablement la recherche au sein d’E2LIM, avec l’encadrement de différents travaux et d’une thèse de doctorat, renforçant les compétences du laboratoire sur la dynamique des contaminants en zone critique et la gestion durable des héritages miniers.
Partenaires financiers :
