A engenharia de planta ou bioengenharia significa a implementação de técnicas utilizando plantas ("greening") e suas propriedades mecânicas e / ou biológicas, para:
1 - controle, estabilização e gestão de solos erodidos
2 - a restauração, reabilitação ou renaturação de ambientes degradados, incluindo integração paisagística de empreendimentos
3 - fitorreabilitação ou fitorremediação, que corresponde à purificação ou despoluição do solo e da água.
A engenharia da planta refere-se ao desenho de projetos para a aplicação da engenharia da planta ou da engenharia biológica.
A ecologia científica considera de forma mais completa o campo de aplicação dos organismos vivos, agora incluído no termo moderno da engenharia ecológica .
A engenharia de plantas considera entre outras técnicas que utilizam plantas ( palha , talos de junco ou galhos de sanha , sementes, plantas) formando trabalhos como reforço em contenções de terra, diques, taludes, técnicas de fascínio , etc. Estas técnicas ainda empregados na XIX th século, foram mais tarde suplantado pelo uso de meios como enrocamento pesado e concreto. Um dos pontos fortes das estruturas de engenharia de fábrica reside em sua maior eficiência ao longo do tempo. Assim, por exemplo, os cortes, comumente usados para estabilizar as margens de rios e aterros (acácia, fáscia, etc.), desenvolvem-se no solo e na superfície, reforçando a solidez da estrutura. Finalmente, a maioria das obras de engenharia de plantas abriga uma rica biodiversidade de flora e fauna que deve ser levada cada vez mais em consideração devido à crescente antropização dos ambientes.
Foi nos países de língua francesa que o termo engenharia de plantas foi inicialmente usado no final do século XX. “ Aplicado então às técnicas de plantio para a proteção das margens dos cursos d'água, foi estendido a outras áreas como ferrovias ou taludes de rodovias, depois ao campo da fitorremediação ”.
Sem o devido nome, os trabalhos relacionados com a engenharia biológica têm sido realizados ao longo dos séculos. Assim, existem muitos documentos bibliográficos que tratam do desenvolvimento em engenharia biológica. " Se a data de volta mais antigo para o XVII º século, a fonte mais significativa continua a ser o XIX th século, com as contribuições de Surell, Demontzey, Thiery, Mathieu Defontaine ou Bernard . " A maioria das obras que eles propõem no contexto da lei de restauração de terras de montanha (1882).
Uma série de técnicas usadas em horticultura ou silvicultura são aplicáveis à engenharia de plantas. Isso inclui a semeadura, estacas, camadas e plantio.
Outras técnicas mais específicas são utilizadas para a construção de estruturas feitas de plantas na sua maioria lenhosas:
| Tipo de técnica | Descrição |
| Cama de plantas e / ou camas / cordões | Trabalho linear, por vezes atuando como batente, que consiste em um alinhamento de estacas, plantas e / ou plantas, dispostas em uma ou mais curvas de nível. |
| Camada de ventosas / enfeite | Obra constituída por material vegetal de diversos tipos (ramos, plantas, estacas ou plantas), dispostos lado a lado planos, obliquamente ou em pé, de modo a formar uma densa cobertura vegetal. A camada de ramos com ventosas difere do recheio de acordo com a natureza e a disposição do material vegetal. |
| Woody fascine | Estrutura linear que atua como batente, composta por um conjunto de estacas, galhos ou tábuas em "feixes" (feixes de madeira e galhos amarrados em feixes), ancorados por estacas |
| Helófita fascinante | Estrutura linear que atua como batente, composta por um ou mais rolos de geo-rede biodegradáveis, preenchidos no local com materiais terrosos ou de cascalho, ancorados por meio de estacas e plantados com espécies de helófitas |
| Shoring / trança | Obra linear que serve de batente, constituída por estacas em torno das quais se entrelaçam ou entrelaçam estacas, tábuas ou ramos vivos. Falamos de trança morta quando o trabalho é feito de pilhas mortas, em torno das quais componentes não vivos são trançados ou entrelaçados. |
| Paliçada | Obra linear que serve de batente, constituída por estacas espaçadas atrás das quais os estacas são empilhadas uma a uma. Também falamos de uma paliçada quando as pilhas estão vivas e unidas. Uma afinação designa uma estrutura linear que atua como um batente, composta por estacas mortas que muitas vezes são contíguas e / ou pranchas. |
| Caixa verde | Estrutura de suporte do solo, constituída por toros de madeira montados em diferentes pisos, preenchida com materiais terrosos ou de cascalho e cada nível é vegetado por meio de canteiros de plantas e tábuas ou estacas. |
| Madeira de treliça | Estrutura de reforço de aterro, composta por um conjunto de toras de madeira que se cruzam formando compartimentos unitários, dentro dos quais são regados materiais terrosos ou de cascalho. |
| Tipo de técnica | Princípio de ação |
| Fito-purificação ou fito-saneamento | As plantas reduzem a mobilidade dos poluentes e consequentemente as suas transferências horizontais e verticais (redução da transferência dos poluentes para o lençol freático pela redução da percolação da água no solo, estabilização dos poluentes nas raízes das plantas). |
| Filtro plantado | As plantas e culturas fixas, que garantem a fito-purificação, são instaladas em uma bacia composta por um suporte do tipo agregado |
| Fitoextração | As plantas acumulam oligoelementos em suas partes aéreas colhíveis, reduzindo assim as concentrações de poluentes nos solos ao exportá-los. Esta é uma técnica de despoluição parcial porque a planta só tem acesso à fração biodisponível dos poluentes. |
| Fito / rizodegradação | As plantas (fitodegradação) e os microrganismos (rizodegradação) decompõem os poluentes orgânicos em constituintes elementares mais simples e menos tóxicos (mineralização). Esta é uma técnica de despoluição que visa reduzir as concentrações de poluentes orgânicos no solo. |
A erosão dos solos marinhos da bacia hidrográfica de Durance, em clima montanhoso e mediterrâneo, é responsável pelo excesso de sedimentos finos no rio. As consequências são econômicas, sociais e ecológicas (inundações, entupimento de áreas de desova, assoreamento de hidrelétricas, etc.). Para reduzir essas entradas de sedimentos, um uso inovador da engenharia de plantas pode possibilitar o controle da erosão e da sedimentação na bacia de Durance. Desenvolvido pela Irstea , consiste em deixar a erosão ocorrer nas encostas e parar os materiais erodidos antes de chegarem ao rio, com o mínimo de intervenção possível. Isso é possível graças ao uso de obras de engenharia de planta em leitos de ravinas erodidas, com o desenvolvimento de obstáculos de planta eficazes para aprisionar e reter sedimentos. Estes trabalhos baseiam-se essencialmente em estacas de espécies de crescimento rápido. Três espécies são usadas: salgueiro roxo, salgueiro coberto e choupo preto. As medições mostraram que uma barreira vegetal de 2 m 2 pode reter uma quantidade média de 0,40 m 3 de sedimento ao longo de um ano, com nova captura e aumentada em um décimo a cada ano. Desde 1998, pesquisas e experimentos em grande escala foram realizados. Os resultados da pesquisa foram traduzidos na forma de recomendações, simulações e um plano de intervenção da engenharia da planta na escala do território Durance. As abordagens desenvolvidas no contexto específico da bacia hidrográfica de Durance são aplicáveis a outras regiões e países com problemas semelhantes. Para tanto, foi publicado em 2018 um guia para auxiliar tomadores de decisão e gestores dos territórios em seus projetos de restauração de ambientes e preservação de enchentes.
As técnicas de engenharia vegetal representam uma alternativa interessante às obras de engenharia civil, para proteger os rios de montanha do ponto de vista econômico e ecológico. No âmbito do projeto de pesquisa franco-suíço Géni'Alp, vários projetos-piloto mostraram o potencial da engenharia pura da planta e de técnicas mistas para proteger as margens de rios de declive acentuado (de 3 a 12%), sujeito a restrições físicas significativas associadas à água e ao transporte de sólidos, e em condições sem precedentes. Assim, por exemplo, os testes realizados no Pamphiot (curso de água que deságua no Lago de Genebra) durante as fortes enchentes de 2015 mostraram que “ os canteiros de plantas e plantas localizados no sopé da margem foram capazes de suportar as respectivas restrições de 108, 134 e 150 N / m 2 , a primeira estação de cultivo, dois anos e dois anos e meio após sua conclusão. Mas até então, os valores inseridos para este tipo de técnica eram de 20 N / m 2 logo após a conclusão ”. Observamos também que o efeito protetor das plantas nas margens é fortalecido "com o tempo e com o desenvolvimento das partes das raízes das plantas ". Por fim, as obras de engenharia das plantas permitem " encontrar um nível de biodiversidade (plantas, besouros e macroinvertebrados bentônicos ) próximo ao das margens naturais " , o que não é o caso das obras de engenharia civil (feitas com estruturas de concreto, riprap, etc.). Um livro que pode ser consultado online sintetiza o conhecimento atual sobre o uso de espécies e técnicas vegetais em rios de montanha.
Para limitar os impactos da poluição agrícola nos cursos de água, é possível instalar zonas-tampão úmidas artificiais. Esses dispositivos coletam a água de drenagem de parcelas agrícolas e a direcionam para lagoas artificiais, onde a ação conjunta do sol, bactérias e plantas degrada nitratos e pesticidas. Os testes realizados pela Irstea em cinco locais instrumentados localizados na bacia de Paris (77 e 91) e em Indre et Loire (37) mostraram uma redução de 50% nos níveis de pesticidas e nitratos. Quanto mais lenta for a taxa de fluxo, mais eficiente será a degradação. A vegetação desempenha um papel ativo na desaceleração hidráulica. É também uma fonte de habitat para os microrganismos responsáveis pela biodegradação. “Por fim, as plantas aquáticas contribuem para a eliminação direta dos nitratos (redução em torno de 15%), sendo o restante degradado pela desnitrificação ”. Para auxiliar a implantação deste dispositivo de engenharia biológica, foi publicado em 2015 um guia técnico para implantação de zonas tampão úmidas artificiais em acesso aberto. Na região de Brie, segundo estudo realizado em 2015, “estima-se que seria interessante investir 1% da superfície útil agrícola para obter uma redução de 50% dos poluentes agrícolas ” . No entanto, existe o problema da propriedade fundiária que, em regiões agrícolas altamente produtivas como o Brie, constitui um grande obstáculo.
O caniço é comum em ambientes aquáticos, cresce preferencialmente em planaltos arenosos altos ou baixos de rios, riachos ou águas estagnadas desde que não sejam muito profundos, bem como nas bordas de valas, canais, cercas ou riachos no interior diques. Nos Países Baixos e na Bélgica, XIX th século, os juncos preferenciais para cada tipo de palha para cobrir as casas. Terra de canais e pólderes , o junco também fecha perfeitamente obras hidráulicas, comportas e comportas. Cortado em verde, oferece considerável resistência à destruição quando enterrado. É apenas no terceiro ano após o plantio que o junco dike ( dijkriet ) é colhido . Outras qualidades do junco recebem outros nomes: pookriet reed dagger, kramriet , crampon reed, beslagriet guarnição de junco, folha de junco bladriet , esta última espécie sozinha é cortada verde e nas folhas em agosto e setembro e serve como cobertura de diques contra ondas ou como uma proteção contra vazamentos de água. O reed de dique cortado antes que a folha se desenvolva ou depois de cair é especialmente útil em Zeeland para trabalhos hidráulicos subterrâneos, etc. . No Canadá, o junco comum é uma espécie exótica invasora que se prolifera rapidamente e ameaça a biodiversidade dos ambientes naturais.
Ainda no XIX th século, quando a estrada atravessa um pântano e, em geral, quando colocado sobre um terreno de turfa ou pouca consistência é por vezes coloca em uma cerca de madeira ou um fascinage , a menos que prefere terra ou cascalho aterros de recarga de lazer como eles sag . Colocamos um primeiro leito de fascículos transversalmente à estrada, mas com um pouco de obliquidade em direção à montante, depois uma camada de cascalho de 40 a 50 cm de espessura e, em seguida, uma segunda camada de fascículos cruzada com a anterior superada por sua vez uma segunda camada de cascalho 30 cm de espessura neste último é finalmente estabelecida a coleção. Os fascines variar em comprimento de 10,5 m a 2,5 m e tamanhos entre 20 cm e 30 cm de diâmetro. Os leitos do açude formam uma espécie de malha leve e flexível, permeável à água, que distribui o peso da estrada por uma grande área. Nos pântanos de água doce, os fascinos verdes são usados porque podem vegetar ali.
O Sistema de Irrigação Dujiangyan , localizado na parte oeste das Planícies de Chengdu , na junção entre a Bacia de Sichuan e o Platô Qinghai - Tibete , construído por volta de 256 aC, modificado e ampliado durante as dinastias Tang , Song, Yuan e Ming, usa as características topográficas e hidrológicas naturais para resolver os problemas de desvio de água para irrigação, drenagem de sedimentos, controle de enchentes e controle de vazão, sem o uso de barragens. Iniciado há mais de 2.250 anos, agora irriga 668.700 hectares de terras agrícolas. De gabiões em bambu cheios de pedras eram usados para reter água durante a construção de diques.