Agromining : Recherche de plantes brésiliennes qui accumulent des métaux

Environnement

Avec des informations de l'Agência FAPESP - 16 juillet 2025

On estime que les hyperaccumulateurs de métaux, comme Pycnandra acuminata , ne représentent que 0,2 % de toutes les plantes actuellement connues. [Image : Henry Benoit/Wikimedia]

Plantes qui accumulent les métaux

Des chercheurs de l'Université Fédérale Rurale de Pernambuco (UFRPE) se lancent dans une véritable croisade à la recherche de plantes qui accumulent des métaux à des niveaux élevés , mieux connues sous le nom d'hyperaccumulateurs de métaux.

Ces plantes peuvent ensuite être cultivées, récoltées et traitées pour en extraire les métaux, une activité économique émergente appelée phytomining ou agromining .

Les plantes sont très friandes de certains éléments chimiques, comme l'azote, le phosphore et le potassium (NPK), mais elles supportent mal les métaux, surtout en fortes concentrations. Cependant, de rares cas de plantes accumulant des métaux en concentrations extrêmement élevées , comme le nickel, le zinc, le cuivre, le manganèse et même l'or, sont connus depuis longtemps.

L'équipe du professeur Clístenes do Nascimento recherche des variétés nationales de ces plantes, déjà utilisées dans l'agro-exploitation minière en Albanie, en Australie, en Indonésie et en Malaisie.

« Nous avons déjà trouvé dans le pays quelques espèces de plantes qui hyperaccumulent du nickel, du zinc et du manganèse - y compris de nouvelles espèces, jusqu'alors inconnues - qui sont à notre disposition pour commencer à les tester dans des serres et sur le terrain afin de les apporter aux entreprises minières et de les mettre en œuvre dans des technosols [substrats minéraux produits à partir de déchets miniers] », a expliqué le chercheur lors d'une conférence donnée à la réunion annuelle de la Société brésilienne pour l'avancement de la science (SBPC), qui se déroule jusqu'à samedi sur le campus de l'UFRPE à Recife.

Selon Clístenes, on estime que les hyperaccumulateurs de métaux ne représentent que 0,2 % de toutes les plantes actuellement connues, soit un univers de 350 000 à 400 000 espèces répertoriées. Deux d'entre elles, comme Pycnandra acuminata , sont déjà exploitées commercialement pour l'agromining.

L'équipe a déjà progressé en utilisant une plante ( Atriplex nummularia ) pour capturer le cadmium problématique. [Image : Cicero Aparecido Ferreira Araújo et al. - 10.1016/j.jhazmat.2025.137955]

Agromining

En agro-exploitation minière, les plantes hyperaccumulatrices idéales sont celles qui présentent une forte capacité de bioconcentration, c'est-à-dire qu'elles peuvent retenir le nickel, par exemple. De plus, elles doivent présenter une forte capacité de translocation des métaux vers la partie aérienne (la partie aérienne, comprenant la tige, les feuilles, les fleurs et les fruits) et une production de biomasse élevée pour être incinérées ; le minerai est ensuite extrait de leurs cendres.

Pour être considérée comme hyperaccumulatrice, une espèce végétale doit avoir la capacité d’absorber plus de 100 microgrammes par gramme de cadmium, ou plus de 300 de cobalt, plus de 1 000 de nickel, 3 000 de zinc et 10 000 de manganèse.

« Dans le cas du nickel, pour être considérée comme efficace pour l'agromining, une espèce végétale candidate doit être capable de produire 10 tonnes par hectare », explique le chercheur : « Nous promouvons une véritable chasse à travers le pays, qui a un grand potentiel pour cette zone car elle possède la plus grande biodiversité végétale de la planète. »

Grâce à des études de terrain menées à Niquelândia, dans l'État de Goiás, où se trouvent d'importantes réserves de nickel, les chercheurs ont identifié certaines espèces intéressantes. Cependant, elles présentent encore des limites : elles ne poussent pas bien en dehors du Cerrado, produisent peu de biomasse et accumulent peu de métal.

« Ils atteignent le seuil de concentration en nickel pour être considérés comme des hyperaccumulateurs de 1 000 ppm [parties par million] du métal dans la partie aérienne, mais ils n'atteignent pas l'objectif de 10 000 ppm, ce qui les rendrait intéressants pour une utilisation commerciale », a déclaré Clístenes.

Fluorescence X d'un fruit hyperaccumulateur, montrant le nickel en rouge, le calcium en vert et le potassium en bleu. [Image : Sustainable Minerals Institute/Université du Queensland]

À la recherche d'hyperaccumulateurs

Dans le but d'identifier des candidats pour des hyperaccumulateurs de métaux idéaux au Brésil, des chercheurs se sont associés aux principales sociétés minières du pays pour mener des études sur le terrain dans des zones minières et d'autres endroits où se trouvent des sols dits ultramafiques (provenant de roches très riches en nickel, chrome et cobalt, par exemple).

Selon le chercheur, ce type de sol occupe entre 1 % et 3 % de la surface terrestre et présente de faibles teneurs en nutriments essentiels aux plantes, tels que l'azote, le phosphore, le potassium et le calcium, ainsi qu'une teneur élevée en magnésium. « Pour qu'un sol soit viable pour l'agriculture, il doit généralement contenir plus de calcium que de magnésium. Dans le cas des sols ultramafiques, ce rapport est inversé : ils contiennent des proportions plus élevées de magnésium que de calcium », a expliqué le chercheur.

« Les plantes qui ont réussi à s'adapter à ces environnements pendant des millions d'années sont donc très particulières, car certaines sont capables d'éviter d'absorber les métaux présents dans ces sols, comme le nickel, le chrome, le cobalt et le ferromanganèse. D'autres, comme les hyperaccumulateurs, ont développé la capacité de pousser dans ces sols pauvres en nutriments et riches en métaux lourds toxiques pour les autres espèces, et de les absorber en fortes concentrations », a-t-il ajouté.

La recherche de plantes hyperaccumulatrices originaires du Brésil devrait prendre un nouvel essor avec l'approbation récente par le Conseil national du développement scientifique et technologique (CNPq) de la création de l'Institut national de biotechnologie pour le secteur minier (Inabim), coordonné par Clístenes et basé à l'UFRPE. L'un des objectifs de l'Inabim est de trouver des solutions aux défis nationaux, tels que la restauration des zones dégradées par l'exploitation minière, la valorisation des déchets et la production de nouveaux matériaux.

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