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Vendredi 08 juillet 2016

Hydrorétenteurs : les zones d'ombre d'une solution «miracle»Hydrorétenteurs : les zones d'ombre d'une solution «miracle»


Les hydrorétenteurs, de synthèse ou naturels, tentent de répondre au défi majeur que représente, pour les agricultures des zones arides, la rétention de l'eau en vue des périodes de sécheresse. Mais la dégradation des hydrogels de synthèse dans le sol est encore mal connue. Leur usage n'est d'ailleurs pas autorisé en France pour les cultures destinées à la consommation.


Retenir l’eau et les nutriments au plus près de la racine de la plante : sur la base de cette même idée, plusieurs solutions d’hydrorétention émergent depuis une vingtaine d’années dans le secteur de l’agriculture. Car parmi les nombreux défis auxquels elle devra faire face au cours des prochaines décennies en raison du changement climatique, le stress hydrique est un des plus préoccupants, notamment dans les pays du Sud : « Les modèles de l’évolution du climat, en particulier dans les zones tropicales, prévoient des événements pluvieux de plus en plus concentrés sur une année : de longues périodes sèches alterneront avec de fortes pluies. L’idée est donc de pouvoir stocker au maximum cette eau qui va tomber sur de courtes périodes », confirme Claude Hammecker, chercheur à l’Institut de Recherche pour le Développement. Les polymères hydrorétenteurs ont fait leur apparition dans notre quotidien à la fin des années 80 grâce à leurs propriétés d’absorption et leur efficacité exceptionnelle. Utilisés dans des domaines aussi variés que l’hygiène (couches culottes et serviettes hygiéniques), la fabrication de la neige artificielle, les produits cosmétiques ou l'isolation des câbles de communication, ces matériaux ont aussi investi l’horticulture et l’agriculture.

Capables d’absorber 100 à 500 fois leur masse en eau liquide

« Polyter », « Aquasorb », « Pluie Solide »… Les industriels qui commercialisent ces hydrogels sont de plus en plus nombreux. Si les recettes finales peuvent varier, toutes exploitent la même chimie de base : le polyacrylate de potassium, un polymère capable d’absorber jusqu’à 500 fois sa masse d’eau liquide. Ces super absorbants sont des (co)polymères en trois dimensions de type polyacrylamide/polyacrylates. « Ils sont obtenus à partir de petites molécules réactives, les monomères, de la famille des "acryliques" normalement issues de la pétrochimie. L’acrylamide, toxique, se forme spontanément au cours du chauffage à haute température des huiles végétales, d'où la suspicion sur les bains de fritures des fast foods. Une fois polymérisé, cette toxicité disparait. Dans l'eau ces polymères gonflent et forment un gel », précise Christophe Coudret, chargé de recherche CNRS au laboratoire des Interactions moléculaires et de la réactivité chimique et photochimique. Présenté sous forme de poudre ou de granules, quelques grammes placés à la racine de la plante –par exemple 100 à 800 kg par hectare à raison d’un apport une fois tous les trois ans ou 0,2 et 1,6 kg par m3 incorporés au support de culture ou en rempotage pour l’Aquasorb 3005– et arrosés forment un hydrogel gorgé d’eau, susceptible de rester actif pendant plusieurs années (en moyenne 5 ans pour le Polyter). En utilisant 200 grammes pour une tonne de terre de la « Pluie solide » distribuée par le Mexicain Sergio Rico, un cultivateur aurait par exemple multiplié par quatre en un an son rendement de maïs !

Un devenir incertain dans les sols

Ces produits sont utilisés depuis environ vingt ans pour tous types de cultures aux Etats-Unis, en Amérique du Sud et en Afrique du Sud. En France, ils ne sont autorisés que pour les cultures non destinées à la consommation par manque d’études toxicologiques. Car si le polymère n’est pas une substance considérée comme dangereuse sous cette forme, ses briques élémentaires, les monomères d’acide acrylique et d’acrylamide ne sont pas inoffensives. L’acrylamide, est un composé avéré cancérogène, mutagène, neurotoxique et reprotoxique suspecté ! « Un polyacrylate de potassium engendre deux sources d’acrylamides dans les sols : les monomères résiduels présents dès le départ [tout polymère contient quelques monomères résiduels « de bout de chaîne »] et ceux issus de sa dégradation, souligne Anne-Christine Macherey, directrice de l’unité CNRS Prévention du Risque Chimique. Le polymère puis les monomères finiront par se dégrader lentement sous forme de CO2 et d’ions ammonium mais nous n’avons aucune idée de la vitesse de dégradation, intimement liée à la nature du sol et aux quantités de bactéries et d’eau présentes. Quoi qu’il en soit, avec l’utilisation de ces hydrogels, nous contribuons à amener de l’acrylamide dans les sols. » L’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation (Anses) et le ministère de l’Agriculture et de la Forêt  semblent ne pas réclamer de réponses des industriels relatives à d’éventuelles absorptions des monomères toxiques par les plantes. Pourtant une étude philippine de 2011 démontre la présence d’acrylamide dans le chou ou la moutarde cultivés à l’aide d’hydrogels !

Les biochars : une solution écologique aux hydrogels

Si l’innocuité des résidus de monomères reste encore trop incertaine à long terme pour envisager leur utilisation à grande échelle en agriculture, les biochars, des charbons de bois produits à partir des déchets verts, constituent un choix certes moins efficace –rétention en eau de 25 à 30 %– mais plus écologique. La technique des biochiars fut redécouverte en Amazonie sur des sols noirs, appelés terra preta. Les indiens amazoniens créèrent ces terres fertiles par accumulation de charbon de bois et de matière organique en les déversant toujours au même endroit dans des sols très pauvres en nutriments. « Redécouverte il y a une vingtaine d’années, cette technique est revenue au premier plan, explique Claude Hammecker, La propriété essentielle de ce charbon est d’être d’une microporosité extrêmement fine et donc de bénéficier d’une surface d’échanges très élevée qui permet la concentration des nutriments dans des zones ciblées et évite leur dispersion par lessivage des sols. Nous travaillons sur des charbons de bois où l’on arrive à 200 m² de surface d’échange par gramme. C’est une espèce de tampon qu’on ajoute au sol. » Incorporés au sol, les biochars retiennent donc l’eau et les nutriments et permettent aussi de stocker dans le sol du carbone de manière durable. « C’est un cercle vertueux car les propriétés physiques du carbone vont forcer l’accumulation de matière organique et donc favoriser le développement de la microfaune et redonner une fertilité au sol », ajoute Claude Hammecker.
Pour stocker l'eau, pas de solution miracle, mais les chercheurs sont unanimes : trouver les moyens de retenir l’eau s’avère incontournable et c’est dans cette direction qu’il faut orienter les recherches.

Plantes et hydrogels : une alchimie dépolluante

Une des prioprités inattendues des hydrogels est leur pouvoir "phytoremédiateur" par la captation des métaux lourds présents dans les sols pollués. Plusieurs études démontrent par exemple des effets positifs sur les sols pollués au plomb, à l’arsenic, à l’aluminium ou au cuivre. Les hydrogels pourraient donc constituer une solution efficace dans des terres déjà polluées, comme les anciennes mines. En Nouvelle Calédonie, l’hydrogel « Polyter » – mélange de Polyacrylate de potassium, de cellulose et d’engrais–  de l’agronome français Philippe Ouaki redonne d’ailleurs vie aux arbres et arbustes sur d’anciennes mines de Nickel aux terres stériles. Mais il faudra attendre quelques années encore pour étudier l’évolution physico-chimiques de ces terrains.

Alexandra Pihen



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