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Extraire le cuivre des sols viticoles grâce aux plantes, une piste à creuser

Les premières expériences montrent que la phytoremédiation permet d’extraire le cuivre des sols viticoles grâce aux plantes. Le concept reste à peaufiner et les filières de valorisation à créer.

Faux blé semé sous les rangs de vigne . Parcelle enherbée. Enherbement du vignoble. couvert végétal.
Certaines plantes sont capables d'absorber le cuivre et de le stocker dans leurs parties aériennes et racinaires.
© J.-C. Gutner

Depuis la découverte de la bouillie bordelaise pour lutter contre le mildiou, le cuivre s’accumule dans les sols viticoles. Si la problématique environnementale est à relativiser (voir encadré), certains se penchent sur les moyens d’extraire le métal des sols devenus trop riches en cuivre. Et dans ce contexte, la phytoextraction a tout pour séduire. Plusieurs acteurs, publics ou privés, commencent à livrer les premiers résultats d’expérimentation en viticulture.

Le principe est assez simple : il s’agit de faire pousser des plantes qui ont pour propriété d’absorber le cuivre et le stocker dans leurs cellules, puis de les récolter. « Dans un premier temps, nous avons voulu vérifier la faisabilité de cette technique, et voir si l’on est capable d’extraire des quantités autour du kilo de cuivre par hectare et par an », explique Jean-Yves Cornu, chargé de recherche à l’Inrae de Bordeaux et responsable du projet Extracuivre. Dans les premiers essais, sur des systèmes non optimisés, les chercheurs ont retiré des teneurs de l’ordre de 50 grammes de cuivre par hectare. Après avoir actionné des leviers d’optimisation (espèce végétale, augmentation de biomasse, pratiques agronomiques), ils sont arrivés à environ 200 grammes. Ce qui fait dire à Jean-Yves Cornu que le cuivre des sols viticoles est relativement dur à extraire, si l’on compare à d’autres contextes de phytoremédiation comme la dépollution du nickel.

Les chercheurs identifient plusieurs pistes pour améliorer le taux d’extraction

Thierry Lebeau, à l’université de Nantes, arrive à des ordres de grandeur similaires. Lors du projet Vitalicuivre, il a identifié sept espèces végétales susceptibles d’accumuler le cuivre : l’avoine, le chanvre, la chicorée, le sarrasin, le tournesol, la moutarde bleue et le ray-grass. Qu’il a testées sur trois parcelles en zone Anjou, Mauges et Saumur, ayant des teneurs en cuivre comprises entre 180 et 400 mg/kg. Les concentrations ont été plus élevées pour le sarrasin et mieux encore pour la chicorée, si l’on compte les feuilles ainsi que les racines. « Mais nous ne sommes arrivés qu’à 100 grammes de cuivre par hectare, ce qui est encore loin de compenser les potentiels quatre kilos d’apport par an », observe Thierry Lebeau. Le chercheur indique toutefois qu’il existe des perspectives d’améliorations. D’une part, les rendements pour la chicorée ont été de 0,5 à 2,2 tonnes de matière sèche par hectare, alors que sa seule racine peut en donner jusqu’à 15 en grandes cultures. De même, les chercheurs ont observé une teneur dans les racines des plantes d’environ 50 mg de cuivre par kilo de matière sèche, alors que cette même espèce est capable d’en concentrer plus de 600 en hydroponie.

En Italie, la firme Manica Spa, productrice de solutions cupriques, a d’ores et déjà réussi à faire un peu mieux, en utilisant les espèces Medicago sativa et Festuca arundinacae couplées à un inoculum de rhizobactéries. En 2022, les meilleures modalités présentaient des taux d’extraction proches de 700 g Cu/ha. En 2023, les cumuls sur deux ans étaient tous compris entre 900 et 1 300 g Cu/ha. Ce qui fait dire à Patrizia Vida, chargé d’affaires réglementaires pour la firme, que la technique est prometteuse, puisqu’elle est encore perfectible.

Biomede annonce extraire entre 1 et 3 kg/an grâce à ses sélections

Ça n’est pas Ludovic Vincent, cofondateur de l’entreprise Biomede, qui dira le contraire. Sa « jeune pousse » travaille depuis cinq ans sur cette thématique, avec des maisons bourguignonnes, bordelaises ou encore ligériennes. Biomede vient de terminer un programme de recherche de trois ans financé par l’Ademe et dédié à la sélection variétale. « Les plantes qui stockent le cuivre sont plus rares pour l’instant et plus difficiles à trouver que pour le plomb ou l’arsenic, décrypte le dirigeant. Nous avons cherché celles qui poussent naturellement dans les lieux riches en cuivre comme les mines, ainsi que dans les collections, pour identifier des plantes hyperaccumulatrices spécifiques. » Grâce à un nouveau financement, l’entreprise va maintenant déposer ces variétés. Biomede a favorisé les plantes avec un intérêt officinal, comme des astéracées et des lamiacées, pour faciliter la revalorisation. Elle a déjà des partenaires en cosmétique, intéressés par des oligoéléments issus de plantes. « Nos clients demandent des concentrations dans le végétal supérieures à 500 mg/kg, ce que nous arrivons à produire », poursuit Ludovic Vincent. Selon les conditions, il assure pouvoir extraire entre 1 et 3 kg de cuivre par an et par hectare.

D’autres pistes de valorisation existent. L’université de Nantes vise l’alimentation animale (compléments alimentaires pour porcins) alors que l’Inrae de Bordeaux mise sur la demande en écocatalyseurs pour l’industrie chimique. « La question du coût de la phytoextraction en vigne est un véritable enjeu », admet Ludovic Vincent, qui s’interroge sur une éventuelle aide publique. Car la rentabilité dictera la pertinence de créer ou non une filière, et donc le déploiement de la technique…

La pollution au cuivre, peu alarmante à ce jour

À quel point le cuivre est-il néfaste pour les sols ? Aux doses observées en vigne, c’est-à-dire majoritairement entre 50 et 500 mg/kg (contre une norme d’environ 10 mg/kg), il est difficile de se prononcer. À forte dose, on sait que le cuivre peut être toxique pour la vigne et provoquer des chloroses, des nécroses ainsi que des effets néfastes sur le système racinaire. Sans compter les organismes vivants. « Mais aux doses constatées il n’y a que peu de données scientifiques, regrette Jean-Yves Cornu, à l’Inrae de Bordeaux. Nous aurions besoin d’acquérir des résultats supplémentaires. »

Une chose est sûre, tous les sols ne répondent pas de la même façon et il existe plusieurs leviers agronomiques. « L’écotoxicité du cuivre ne dépend pas de sa teneur totale, mais de sa biodisponibilité », précise le chercheur. L’ionisation en Cu2 +, la forme polluante, dépend du pH et de la composition du sol. Ainsi, le chaulage et l’apport de matière organique permettent de stabiliser le cuivre et de réduire son activité. Pour compléter le tableau, Thierry Lebeau, de l’université de Nantes, ajoute qu’à la dose actuelle des traitements de 4 kg Cu/ha/an, cela ne représente qu’une augmentation de 1 mg de cuivre par kilo de sol dans les horizons de surface.

 

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