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UNIVERSITÉ
DE LORRAINE

INRAE

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LABORATOIRE SOLS
& ENVIRONNEMENT

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Grand Est
ALSACE CHAMPAGNE-ARDENNE LORRAINE

GISFi

# Couplage de la biolixiviation et de la phytoextraction des terres rares de sols lorrains

Clément LAYET<fnref n="1" />, Damien Blaudez<fnref n="2" />, Jean-Louis MOREL<fnref n="1" />, Patrick BILLARD<fnref n="2" />, Marie LEJEAN<fnref n="2" />, Catherine SIRGUEY<fnref n="1" />

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

## Contexte

L'extraction grandissante des terres rares (TR) et leurs multiples applications (nouvelles technologies, agriculture, médecine...) rendent nécessaire le développement de filières de recyclage et de dépollution.

La phytoremédiation représente une approche de choix pour remplir ces objectifs par son aspect respectueux de l'environnement, sa capacité à exploiter des substrats faiblement enrichis et son acceptabilité sociétale.

Le projet propose d'optimiser la phytoextraction des TRs par la plante accumulatrice *Phytolacca americana* via l'inoculation de microorganismes biolixiviant les TR, couplé à des apports d'amendements organiques adaptés.

## Design expérimental

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Minette de Lorraine
Un réservoir de terres rares</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Evaluation des surfaces potentiellement exploitables : sols développés sur Minette et zones d'activités sidérurgiques (ZAS)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Exploration et échantillonnage
de terre et de matériaux parents</figcaption></figure>

<caption>Localisation des TR
Analyse MEB et microsonde
Castaing</caption>

<caption>Spéciation des TR
extraction séquentielle</caption>

<caption>Isolement microbien
capacité de solubilisation
des TR</caption>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Drêche de bière</figcaption></figure>

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Vinasse de
betterave</figcaption></figure>

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Marc de raisin</figcaption></figure>

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Mise en œuvre de la
phytoextraction assistée
des terres rares avec
P. americana</figcaption></figure>

## Résultats

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

La superficie des sols développés sur Minette et sur des ZAS est respectivement de 46 et 35 km<fnref n="2" /> avec des concentrations en TRs totales qui varient entre 300 et 630 mg kg⁻<fnref n="1" />.

Les différents usages
du sol impliquent une accessibilité différente pour des perspectives potentielles de phytoextraction.

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

Les TRs sont associées au phosphore, avec deux profils de minéraux différents : la monazite, majoritairement associée aux TRs légères (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu) et le xénotime, majoritairement associé aux TRs lourdes (Y, Dy, Gd, Yb, Ho, Er, Tb).

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

Trois souches bactériennes capables de solubiliser les TRs dans les sols ont été identifiées.

Les amendements organiques testés ont significativement augmenté la biodisponibilité des TRs dans les sols par la baisse du pH du sol et la présence de plusieurs acides organiques complexant les TRs.

## Conclusion

La phytoextraction des TRs par *P. americana* reste très limitée dans le contexte lorrain. Toutefois,

l'inoculation microbienne et l'utilisation d'amendement organiques peuvent augmenter la disponibilité en TRs des sols.

La connaissance acquise de la spéciation des TRs dans les sols étudiés permettra de tester d'autres microorganismes identifiés dans la littérature comme étant capables de spécifiquement altérer ces formes.

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

Ce travail a été soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche française dans le cadre du programme national "Investissements d'avenir" (ANR-10-LABX-21 - RESSOURCES21) et la Région Grand-Est. Ils sont inclus dans le programme scientifique du Consortium de recherche GISFI dédié à la connaissance et au développement des technologies de requalification des territoires dégradés (http://www.gisfi.univ-lorraine.fr).

<footnote n="1">¹Université de Lorraine, INRAE, UMR 1120 LSE, 54505 Vandœuvre-lès-Nancy, France</footnote>

<footnote n="2">²Université de Lorraine, CNRS, UMR 7360 LIEC, 54506 Vandœuvre-lès-Nancy, France</footnote>