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Plante dépolluante

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Langue de belle-mère, Sansevieria trifasciata, captant le benzène.

Une plante dépolluante est une plante considérée comme susceptible de réduire, grâce à son métabolisme[1], la quantité des polluants présents dans l'air à l'intérieur de bâtiments ou habitacles. Cette notion de bioépuration de l'air par les plantes a été introduite par des travaux de la NASA dans le cadre des programmes spatiaux et a été étendue aux plantes cultivées en intérieur.

Les principaux polluants ciblés dans ce contexte sont le CO2[2],[3],[4], les composés organiques volatils tels que le formaldéhyde, le monoxyde de carbone, le toluène, le trichloréthylène ou le benzène, composés pouvant notamment poser problème dans les vols spatiaux habités[5] ils sont aussi émis par une multitude de produits comme les solvants des peintures, le mobilier, la cigarette, les cuisinières à gaz, le chauffage au boisetc.[6].

Suite à l'étude de la NASA, qui s'est fondée sur une dizaine d'espèces très communes et faciles à cultiver en intérieur, l'argument des « plantes dépolluantes » a connu un certain succès commercial. Cependant, l'ADEME considère que cette propriété n'est pas validée scientifiquement au regard des niveaux de pollution généralement rencontrés dans les habitations et des nouvelles connaissances scientifiques dans le domaine[7]. une étude (Phyt'Air[8]), menée par la Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques de Lille, s'est attachée à évaluer en environnement contrôlé (maison modèle du CSTB, entièrement étanche et dont l'ouverture des volets peut être programmée) les capacités épuratrices des plantes. Cette étude n'a pas mis en évidence d'impact significatif sur la qualité de l'air intérieur. Son protocole était très rigoureux, mais il n'y avait pas d'animaux ni d'humains ni de source de CO2 telle qu'une gazinière régulièrement utilisée dans la maison test du CSTB.

Sommaire

Histoire et prospectiveModifier

 
Logo de la NASA, pionnière dans la recherche sur la dépollution de l'air par les végétaux.

Les premiers à tester l'efficacité des plantes à dépolluer l'air furent des scientifiques de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), dans les années 1980. Ils souhaitaient alors développer un filtre biologique efficace dans les stations spatiales et les écoconstructions («édifices écologiques»)[9].

Trente ans plus tard, l'utilité d'une dépollution des espaces intérieurs reste pertinente car dans le monde Plus de 50% de la population vit en ville et souvent une majeure partie du temps à l'intérieur d'édifices ou d'habitacles, où la qualité de l'air est souvent inférieure à celle de l'extérieur (accumulation de CO2, de poussières, d'allergènes, de composés organiques volatils)[4],[10],[11]. Des études, par exemple de l'Observatoire de la qualité de l'air intérieur montrent en France que l’air intérieur est 5 à 10 fois plus pollué que l’air extérieur[12], de plus, « les constructions modernes, économes en énergie sont souvent plus étanches à l'air ; la concentration de polluants atmosphériques peut atteindre des niveaux dangereux, constituant une menace sérieuse pour la santé humaine »[13] ce qui rend toujours pertinent la recherche de plantes dépolluantes.

Dans le futur, un assortiment de plantes choisies en fonction des besoins en hygrométrie et phytoremédiation de l'air pour le logement, bureau, salle de classe, etc., alimentée automatiquement en eau, pourrait être associé à des techniques de pointe en matière de purification de l'air et de capteurs intelligents, au profit d'un ait intérieur plus pur, sans consommation supplémentaire d'énergie[13].

Notion de bioépurationModifier

La bioépuration est la faculté d'un être vivant (plante éventuellement) ou d'une communauté d'êtres vivants (plantes et champignons et bactéries symbiotes de la plante et de son système racinaire par exemple) d'absorber, fixer, et/ou dégrader certains polluants de l'air[14], de l'eau ou des sols[15]. Toutes les plantes absorbent naturellement du CO2 et produisent de l'oxygène. Les lichens (symbiose algue-champignon) et certaines plantes épiphytes ou aquatiques n'utilisent pas leurs racines pour se nourrir mais captent leurs nutriments directement dans l'air et les eaux météoritiques. Toutes nécessitent cependant de l'eau et une certaine quantité de lumière pour vivre.

Phytobioépuration de l'airModifier

Diverses études ont cherché à mesurer les capacités de certaines plantes à épurer l'air (air extérieur ou air intérieur[16].

Ainsi en condition expérimentales contrôlées, des fougères en pot diminuent dans une certaine mesure la teneur de l'air en formaldéhydes, mais probablement aussi via des organismes présent dans le substrat[17]. De nombreuses études ont porté sur le formaldéhyde[18] car c'est un polluant courant et chronique de l'air intérieur[19].

Si les conditions de sol, de lumière, de température et d'arrosage leur conviennent, et si elles sont assez nombreuse les plantes peuvent notamment directement réduire la concentration de CO2 dans l'environnement local. Plusieurs expériences en ont testé dans des compartiments hermétiques contrôlé, où l'on peut mesurer la vitesse d'abattement du taux de CO2[4]. Les résultats varient fortement selon les espèces.

Mécanisme végétaux en jeuModifier

Les plantes non aquatiques peuvent adsorber certaines molécules et/ou particules de trois manières complémentaires (encore en 2018 « mal compris et encore mal quantifiés »[13]) :

  1. via leurs stomates : seuls les composés très volatils de faible poids moléculaire et souvent, solubles dans l'eau (SO2, NOx, O3, CO, formaldéhyde, benzène, toluène, etc.) empruntent cette voie puis sont solubilisés dans l'eau et enfin métabolisés ou stockés dans les cellules. Dans ce dernier cas, les plantes sont dites hyperaccumulatrices : elles peuvent concentrer un polluant, mais non le détruire s'il s'agit de métaux lourds (qui ne sont pas métabolisés).
  2. à la suite d'un dépôt de surface. Les composés de volatilité intermédiaire ou de haut poids moléculaire et plutôt liposolubles sont absorbés sur la cuticule souvent cireuse des feuilles, puis peuvent migrer vers la mésophylle pour y être intégrées ou « bioépurés » de la même manière que précédemment. Des feuilles rendues collantes par du miellat de puceron peuvent aussi adsorber certaines polluants de l'air. Des particules peuvent se fixer sur les poils, tiges, racines, etc.
  3. via le microbiome végétal.

En faisant passer l'air intérieur dans de l'eau où sont cultivées des algues ou des plantes aquatiques, les particules, le CO2 et d'autres composés peuvent être retirés de l'air. Une difficulté est alors de gérer les biofilms qui encrassent les parois vitrées et/ou la surface des feuilles (en présence de plantes supérieures)

Mécanismes secondaires ou collatéraux : Dans le sol, autour des racines, les complexes argilo-humiques du sol ou les mycéliums de champignons présents dans la terre et/ou les bactéries ou divers petits organismes peuvent aussi adsorber, absorber des métaux ou absorber et dégrader certains polluants et parfois contribuer à la dépollution (voir l'article fongoremédiation).

EfficacitéModifier

 
Le lierre grimpant (Hedera helix)

Elle dépend en partie des conditions de sol, de luminosité, de santé de la plante. Les plantes plus vertes et foncées (plus riches en chlorophylle) sont généralement plus actives quand la lumière est intense[20] ainsi Ficus elastica ou Yucca massengena se montre dans ces conditions plus rapide que d'autres espèces testées pour absorber le CO2 (et elles peuvent atteindre une grande taille en intérieur). Mais on a montré que d'autre espèces, plus colorées ou ornées de taches claires continuaient, elles à être active quand la lumière est faible[4]. Ocimum basilicum, appréciée pour ses fleurs et son parfum semble par contre peu efficace contre le CO2 [4], de même que Sinningia speciosa. Codiaeum variegatum se montre dans un premier temps efficace mais atteint un plafond à 1000 ppm, qui reste une dose élévée selon certains expert. Hormis les cactées, toutes les plantes émettent du CO2 la nuit, mais bien moins que la quantité de CO2 qu'elles ont absorbée la journée précédente.

Certaines espèces sont métallophytes (fougères), et/ou plus efficaces que d'autres pour absorber certains gaz et composés organiques volatils . Par exemple, selon les travaux de Yang et collaborateurs, le lierre grimpant (Hedera helix) a une plus grande capacité d'absorption de l'octane et du trichloréthylène que la misère pourpre (Tradescantia pallida), mais cette dernière est plus efficace pour absorber le toluène et le benzène[21]. Des études plus approfondies restent encore à faire[22].

Contrairement à ce qui est parfois avancé, les ondes électromagnétiques, générées entre autres par les ordinateurs et les émetteurs Wi-Fi, ne sont pas absorbées par les plantes[22].

La plante elle-même absorbe certains polluants par l'intermédiaire de ses feuilles et racines, mais les microbes de la phyllosphère sont aussi impliqués (par ex pour la décompostion de phénols[23], de même que les micro-organismes du substrat[24] qui s'y retrouvent y contribuent aussi[9],[25].

En 2009 Yang et ses collaborateurs a montré que les plantes d'intérieur, au même titre que leurs substrats, leurs pots de plastique, les micro-organismes associés et les pesticides utilisés, émettent aussi des composés organiques volatils[26]. Certaines substances potentiellement toxiques sécrétées par les végétaux (terpénoïdes, alcools, cétones et esters) sont connues pour avoir un rôle écologique (p. ex. défense, signalisation, imitation de phéromones). Dans cette publication, les auteurs soulignent que «l'impact positif ou négatif de ces composés sur les humains balancé avec la capacité des plantes à retirer d'autres composés organiques volatils n'a pas été étudié.»[26]

Impact des composés organiques volatils sur les plantesModifier

Une revue de littérature faite par Korte et ses collaborateurs en 2000, montre qu'à partir d'une certaine dose, tout polluant causent des dommages à la structure des cellules végétales à différents degrés[27]. Ayant observé une baisse de la photosynthèse chez des plantes soumises aux composés organiques volatils, Yoo et collaborateurs en concluent que ces derniers ont un effet négatif sur la physiologie des végétaux[28].

Exemple de plantes et des polluants traitésModifier

Vers 2010, environ 120 espèces de plantes avaient déjà été testées pour la phytoremédiation de l’air intérieur, mais pour l'épuration de gaz et non des particules en suspension. Une première étude a ainsi montré que la plante araignée (Chlorophytum comosum L.) capte efficacement sur leur cuticule des particules grandes, moyennes ou petites, aéroportées de l'air intérieur (nettement mieux qu'une plaque d'aluminium posée au même endroit et servant de "contrôle")[29]. Cette espèce a été testée dans une clinique dentaire, dans une salle d'embouteillage de parfums et dans un bureau. Dans ces trois lieux, la plante s'est en outre montrée capable d'adsorber sur ou dans sa cuticule à la fois des particules plutôt solubles dans l'eau, et des particules solubles dans les cires ou graisses[29]. La quantité de microparticules accumulée passivement sur les plaques d’aluminium est toujours nettement inférieure à celle accumulée sur la même surface de feuille des plantes démontrant qu'il n'y a pas que les forces de gravité en jeu, mais on ne comprend pas encore comment la plante fixe ces particules mieux qu'une surface artificielle, alors même qu'elle est en croissance[29].

Les plantes choisies sont souvent des espèces rustiques, facile à élever, et qui n'ont pas besoin d'un ensoleillement direct (dans la nature, il s'agit souvent de plantes d'ombre et de sous-bois[30]). Il s'agit souvent de plantes tropicales qui ne cessent pas de croitre en hiver.

Notes et référencesModifier

  1. Fiche du jardin botanique de Montréal : Certaines plantes d’intérieur purifieraient l’air à l’intérieur de nos maisons.
  2. Sevik H., Cetin M., BELKAYALI, N., GUNEY, K (2015) The effect of some indoor plants of the amount of CO2 in the internal environment. The result of TUBITAK 3001 project. Project number 114Y033 (en turc).
  3. SEVIK H., CETIN M., ISINKARALAR K. (2015) Effects of some indoor ornamental plants on the amount of indoor Carbondioxide. Duzce University. The Journal of Science and Technology
  4. a b c d et e Cetin M & Sevik H (2016) Measuring the Impact of Selected Plants on Indoor CO 2 Concentrations. Polish Journal of Environmental Studies, 25(3).
  5. Étude du Dr Wolverton, spécialiste américain des sciences de l’environnement à l’emploi de la NASA - Voir les nombreuses études scientifiques de la NASA prouvant la capacité des plantes dans la dépollution de l’eau et de l’air.
  6. Dossier de presse Air [PDF] (pages 18, 22 et suivantes).
  7. http://www.ademe.fr/plantes-epuration-lair-interieur
  8. « Plantes d'intérieur, non elles ne dépolluent pas le logement! », La science de l'environnement en lien avec la santé,‎ (lire en ligne, consulté le 31 juillet 2017)
  9. a et b (en) B.C. Wolverton, R.C. McDonald et E.A. Watkins Jr., « Foliage plants for removing indoor air pollutants from energy-efficient homes », Economic Botany, vol. 38, no 2,‎ , p. 224-228
  10. (en) P.L. Jenkins, T.J. Phillips, E.J. Mulberg et S.P. Hui, « Activity patterns of Californians - Use of and proximity to indoor pollutant sources », Atmosphere Environment, vol. 26,‎ , p. 2141-2148
  11. (en) S.D. Snyder, Building interior, plants and automation, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J.,
  12. Marie Piquemal, « Pollution de l'air intérieur : « La France est très en retard » », sur liberation.fr,
  13. a b et c Brilli F, Fares S, Ghirardo A, de Visser P, Calatayud V, Muñoz A, ... & Menghini F (2018) Plants for sustainable improvement of indoor air quality. Trends in plant science, 23(6), 507-512 (résumé).
  14. Extrait de l'article de D. Cuny, M-A. Rzepka et G. Bulteau, « Quels rôles les plantes peuvent elles jouer vis-à-vis de la pollution à l’intérieur des locaux ? », Air Pur no 69
  15. Liénard A (2018) La dépollution des sols par phytoremédiation. PDF, 14p
  16. ZHOU Jia-yu ZHU Meng-jiao ZHANG Lei XU Xiao-gang (2010) ; Overview of Research on Purification of Indoor Plants [J];Modern Agricultural Sciences and Technology ; 2010-18 (College of Forestry Resource and Environment,Naniing Forestry University,Nanjing Jiangsu 210037)
  17. Bin B.Y & Rong L.X (2003) Study on the Cleaning of Formaldehyde Pollution in Indoor Air by Brackplant [J]. Strait Journal of Preventive Medicine, 3, 012.
  18. Song Lan et al.(College of Life Science,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China);Study on the Absorption Effects of Formaldehyde by 3 Species of Foliage Plants[J];Anhui Agricultural Science Bulletin;2010-01
  19. XU Di et al (2009) Research on Absorptive Capacity of Ornamental Plant Leaves on Formaldehyde [J];Journal of Anhui Agricultural Sciences;2009-12 (Biotechnology Research Center,College of Life Science and Technology,Kunming University of Science
  20. SEVIK H., KARAKAS H., KARACA U. (2013) Color - Chlorophyll relationship of some indoor ornamental plant, International Journal of Engineering Science & Research Technology, 2 (7), 1706,
  21. (en) D.S. Yang, S.V. Pennisi, K.-C. Son et S.J. Kays, « Screening indoor plants for volatile organic pollutant removal efficiency », HortScience, vol. 45, no 5,‎ , p. 1377-1381
  22. a et b Des plantes vertes pour assainir l’air intérieur, lemonde.fr, publié le 17 août 2009, version archivée.
  23. Sandhu A. et al. (2007) Bacterial degradation of airborne phenol in the phyllosphere. | Environ. Microbiol. ; 9: 383-392
  24. Vorholt J.A. (2012) Microbial life in the phyllosphere. |Nat. Rev. Microbiol. ; 10: 828-840
  25. [1] publié le 28 juin 2010.
  26. a et b (en) D.S. Yang, K.-C. Son et S.J. Kays, « Volatile organic compounds emanating from indoor ornamental plants », HortScience, vol. 44, no 2,‎ , p. 396-400
  27. (en) F. Korte, G. Kvesitadze, D. Ugrekhelidze, M. Gordeziani, G. Khatisashvili, O. Buadze, Zaalishvili G. et Coulston F., « REVIEW: Organic toxicants in plants », Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 47,‎ , p. 1-26
  28. (en) M.H. Yoo, Y.J. Kwon, K.-C. Son et S.J. Kays, « Efficacy of indoor plants for the removal of single and mixed volatile organic pollutants and physiological effects on the plants », Journal of the American Society for Horticultural Science, vol. 131, no 4,‎ , p. 452-458
  29. a b et c Gawrońska, H., & Bakera, B. (2015). Phytoremediation of particulate matter from indoor air by Chlorophytum comosum L. plants. Air Quality, Atmosphere & Health, 8(3), 265-272.
  30. Anderson J.M, Osmond C.B et al. (1987) Shade–sun responses: compromises between acclimation and photoinhibition. in: Kyle D.J. Photoinhibition. Elsevier, ; 1-38
  31. a b c d e f g et h Liste des plantes et des polluants sur le site Plants for people.

AnnexesModifier

BibliographieModifier

  • Bérubé C (éd.) (2000); (textes de) Larry Hodgson. Les 45 meilleures plantes pour purifier l’air de votre maison. Spécialités Terre à Terre Inc., Québec. 50 p. (Collection terre à terre). Cote B-JBM: 0850 B47.1
  • Dela Cruz M et al. (2014) Can ornamental potted plants remove volatile organic compounds from indoor air ? A review. Environ. Sci. Pollut. Res. ; 21: 13909-13928
  • Dupardieu,Éléonore (2010) Guide des Plantes Dépolluantes, Éditions Exclusif, (ISBN 9782848910888)
  • Pinson, Claire (2012) Les meilleures plantes dépolluantes pour bien respirer chez soi. Paris, Éditions Marabout, 239 p., (ISBN 978-2-501-07597-8)
  • SEVIK H & KANTER I (2012)The effect of indoor plants on indoor air quality. X International HVAC Technology Symposium, Proceedings, 517, 30 April-02 May, 2012, Istanbul, Turkey,
  • Smith A & Pitt M (2011) Healthy workplaces: plantscaping for indoor environmental quality ; Facilities. 2011; 29: 169-187
  • Gawrońska H. & al. (2015) Phytoremediation of particulate matter from indoor air by Chlorophytum comosum L. plants. Air Qual. Atmos. Health. ; 8: 265-272
  • Giese M.et al. (1994) Detoxification of formaldehyde by the spider plant (Chlorophytum comosum L.) and by soybean (Glycine max L.) cell-suspension cultures |Plant Physiol. ; 104: 1301-1309
  • Irga P.J. & al. (2013) Can hydroculture be used to enhance the performance of indoor plants for removal of air pollutants? Atmos. Environ. ; 77: 267-271
  • Kwang Jin Kim & al. (2018) Phytoremediation of volatile organic compounds by indoor plants: a review | Horticulture, Environment, and Biotechnology
  • Levin H (1992) Can house plants solve IAQ problems ?. Indoor Air Bull. ; 2: 1-7
  • Oikawa P.Y. Lerdau T.M. (2013) Catabolism of volatile organic compounds influences plant survival. Trends Plant Sci. ; 18: 695-703
  • Ugrekhelidze D. et al. (1997) Uptake and transformation of benzene and toluene by plant leaves.|Ecotoxicol. Environ. Saf. ; 37: 24-29
  • Wolverton B.C. et al. (1984) Foliage plants for removing indoor air pollutants from energy-efficient homes. Econ. Bot. ; 38: 224-228
  • Ming-Wei Lin, Liang-Yü Chen Y.M & Lisa Chuah (2017) Investigation of A Potted Plant (Hedera helix) with Photo-Regulation to Remove Volatile Formaldehyde for Improving Indoor Air Quality (résumé)


Articles connexesModifier

  • Phytoremédiation : dépollution par les plantes des sols, de l’eau et de l’air.
  • Phyt’air : programme français de recherche portant sur la bioépuration de l’air à l’intérieur des bâtiments par des plantes.
  • phyllosphère

Liens externesModifier