Planta de despoluição

Uma planta despoluição é uma planta considerada como sendo capaz de reduzir, graças ao seu metabolismo , a quantidade de poluentes presentes no ar no interior dos edifícios ou os alojamentos. Essa noção de bio-limpeza do ar pelas plantas foi introduzida pelo trabalho da NASA no âmbito de programas espaciais e foi estendida para plantas cultivadas em ambientes fechados.

Os principais poluentes visados ​​neste contexto são compostos orgânicos voláteis , como formaldeído , monóxido de carbono , tolueno , tricloroetileno ou benzeno , compostos que podem causar problemas em particular em voos espaciais humanos; Eles são emitidos por uma infinidade de produtos, como tintas e vernizes para os quais são solventes , cigarros , fogões a gás, aquecimento a lenha ,  etc. .

Seguindo o estudo da NASA, que se baseou em uma dúzia de espécies muito comuns que são fáceis de cultivar dentro de casa, o argumento das “plantas despoluentes” alcançou algum sucesso comercial. No entanto, a ADEME considera que esta propriedade não foi validada cientificamente no que diz respeito aos níveis de poluição geralmente encontrados nas residências e aos novos conhecimentos científicos na área. Um estudo (Phyt'Air), realizado pela Faculdade de Ciências Farmacêuticas e Biológicas de Lille, pretendeu avaliar em ambiente controlado (casa modelo CSTB, totalmente vedada e cuja abertura das venezianas pode ser programada) purificadores de plantas. Este estudo não mostrou nenhum impacto significativo na qualidade do ar interno. Seu protocolo era muito rigoroso, mas não havia animais ou humanos ou qualquer fonte de CO2, como um fogão a gás regularmente usado na casa de teste do CSTB.

História e previsão

Em meados do XVIII °  século, quando nós ainda não sabemos o papel do oxigênio e CO2 e menos ainda a fotossíntese , Abbe Pierre Nicolas Bertholon Saint-Lazare , com meios teóricos e experimentais da física de suas tentativas de tempo para explicar por que e como as plantas purificam o ar.
Em 1783, em um trabalho intitulado De Electricité dans les Vegetables , citando MM Van Swinden & Sennebier que lhe forneceu esta informação, ele descreveu os experimentos que dois físicos holandeses, MM Deinmann & Paets van Trootswyfs fizeram; “Essas duas savanas, em suas Memórias sobre a utilidade da vegetação para purificar o ar, estabelecem duas proposições”  : “  A primeira é que as plantas se encarregam do flogisto por meio da vegetação e que são necessárias para cuidar dele; a segunda é que as plantas deixam o ar fixo escapar enquanto vegetam; e eles o provam, porque a planta confinada em recipientes onde são privados de qualquer comunicação externa por mercúrio ou que estão aprisionados em seu recipiente por um gelo preso à base do recipiente com um cordão de cera que intercepta o 'ar encerrado qualquer comunicação com o ar externo; as plantas, assim rigorosamente sequestradas, pereciam, e o ar encerrado no receptáculo era ar fixo, que imediatamente formava um precipitado abundante na água de cal; finalmente, eles provaram que nos recipientes onde estavam as plantas fechadas, pela cal água, com ar comum, formavam-se gradativamente um precipitado que era produzido pela presença da água. ao passo que, nos recipientes cheios de ar, onde não havia plantas vegetantes, e que eram fechados com água de cal, não havia ar precipitado nessa água de cal; daí eles concluíram com razão, que não havia nenhum ar fixo produzido. Finalmente, eles mostraram, por vários experimentos, que as plantas vegetam ainda mais no ar confinado comum, que o confinamento era menos exato, e que o diâmetro dos vasos, nos quais as plantas estavam encerradas, era mais grande e oferecia um superfície maior de água, e especialmente água de cal, para o ar no recipiente e, assim, forneceu-lhe mais meios para se livrar do ar fixo produzido, fornecendo-lhe um solvente de superfície maior e uma quantidade maior do solvente adequado para cuidar disso  ” . Em outro capítulo ( p.  116 ), baseado no microscópio e em vários experimentos físicos, ele demonstra que a planta se alimenta certamente pelas raízes, mas também por seus inúmeros pelos absorventes e poros distribuídos nas folhas e na casca. Na página 214, Bertholon relata os novos experimentos do Sr. Inghen-Houtz, explicando que “  a superfície inferior das folhas destinava-se principalmente a distribuir o ar purificado; o superior, para absorver o ar atmosférico, & elaborar em ar deflogisticado, por sequestro, o princípio inflamável de que é sempre procurado; e que essa operação é realizada por meio de um movimento intestinal vital, estimulado e mantido pela ação da luz. Com tal arranjo, diz este cientista, o ar deflogístico, emergindo da superfície inferior das folhas, encontra menos obstáculo.  ”
Essas teorias explicativas baseadas no flogisto serão invalidadas pelo progresso da física e da química, mas pelas premissas de uma explicação aparecer. Em outros capítulos desta obra o abade Bertholon , com base na observação ao microscópio e em vários experimentos físicos feitos por ele ou seus compatriotas, insiste no fato de que as plantas se alimentam, certamente pelas raízes, mas também pela grande quantidade de absorvente. poros e cabelos que revestem seus troncos e folhas.

Os primeiros a testar a eficiência das plantas na limpeza do ar foram os cientistas da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) na década de 1980. Eles queriam desenvolver um filtro biológico eficiente em estações espaciais e ecoconstruções (“edifícios ecológicos”).

Trinta anos depois, a utilidade da descontaminação de espaços interiores permanece relevante porque no mundo Mais de 50% da população vive em cidades e muitas vezes na maioria das vezes dentro de edifícios ou edifícios interiores, onde a qualidade do ar é frequentemente inferior a a do exterior (acumulação de CO2, poeira, alérgenos , compostos orgânicos voláteis ). Estudos, por exemplo do Observatório da qualidade do ar interior, mostram na França que o ar interior é 5 a 10 vezes mais poluído do que o exterior, além disso, “  os edifícios modernos são energeticamente eficientes, muitas vezes mais herméticos; a concentração de poluentes atmosféricos pode atingir níveis perigosos, constituindo uma grave ameaça à saúde humana  ”, o que torna ainda relevante a busca por plantas despoluentes.

No futuro, um sortimento de plantas escolhidas de acordo com as necessidades de higrometria e fitorremediação do ar para habitação, escritório, sala de aula,  etc. , abastecido automaticamente com água, poderia ser associado a técnicas avançadas em termos de purificação do ar e sensores inteligentes, em benefício de um interior mais limpo, sem consumo adicional de energia.

Em 2018, três pesquisadores propuseram produzir uma planta de interior OGM na qual um gene desintoxicante de mamífero seria introduzido : citocromo P450 2e1; um transgene que pode, por exemplo, ser introduzido na planta Epipremnum aureum , para purificar melhor o benzeno e o clorofórmio do ar interno ou de outros VOCs.

Conceito de bio-purificação

Bio-purificação é a capacidade de um ser vivo (possivelmente planta) ou uma comunidade de seres vivos (plantas e fungos e bactérias simbiontes da planta e seu sistema radicular, por exemplo) de absorver, fixar e / ou degradar certos poluentes em o ar, a água ou o solo. Todas as plantas absorvem CO2 e produzem oxigênio naturalmente. Líquenes (simbiose fungo-algas) e certas plantas epífitas ou aquáticas não usam suas raízes para se alimentar, mas coletam seus nutrientes diretamente do ar e das águas meteóricas. Porém, todos eles precisam de água e uma certa quantidade de luz para viver.

Fitobioepuração do ar

Vários estudos têm procurado medir a capacidade de certas plantas para purificar o ar ( ar externo ou interno) .

Assim, sob condições experimentais controladas, os fetos em vasos reduzem em certa medida o conteúdo de formaldeídos no ar , mas provavelmente também por meio de organismos presentes no substrato. Muitos estudos se concentraram no formaldeído porque é um poluente comum e crônico do ar interno .

Se as condições de solo, luz, temperatura e irrigação forem adequadas, e se forem suficientemente numerosas, as plantas podem, em particular, reduzir diretamente a concentração de CO2 no ambiente local. Vários experimentos o testaram em compartimentos herméticos controlados, onde podemos medir a taxa de redução da taxa de CO2. Os resultados variam muito dependendo da espécie.

Mecanismo de planta envolvido

As plantas não aquáticas podem adsorver certas moléculas e / ou partículas de três maneiras complementares (novamente em 2018 "mal compreendido e ainda mal quantificado" ):

  1. através de seus estômatos  : apenas compostos muito voláteis de baixo peso molecular e muitas vezes solúveis em água (SO 2 , NOx, O 3 , CO, formaldeído , benzeno , tolueno , etc.) seguem esta rota e são então solubilizados na água e finalmente metabolizados ou armazenados em células . Neste último caso, diz-se que as plantas são hiperacumuláveis  : podem concentrar um poluente, mas não o podem destruir se se tratar de metais pesados (que não são metabolizados).
  2. como resultado da deposição da superfície. Os compostos de volatilidade intermediária ou de alto peso molecular e bastante lipossolúveis são absorvidos na cutícula frequentemente cerosa das folhas, então podem migrar em direção ao mesofilo para serem integrados lá ou “  bio-purificados  ” da mesma forma que antes. As folhas pegajosas pelo pulgão também podem adsorver certos poluentes do ar. As partículas podem se prender aos cabelos, caules, raízes, etc.
  3. através do microbioma da planta .

Ao passar o ar interno para a água onde algas ou plantas aquáticas são cultivadas, partículas, CO2 e outros compostos podem ser removidos do ar. Uma dificuldade é, então, gerenciar os biofilmes que sujam as paredes de vidro e / ou a superfície das folhas (na presença de plantas superiores)

Mecanismos secundários ou colaterais: No solo, ao redor das raízes, os complexos húmicos-argilosos do solo ou os micélios de fungos presentes no solo e / ou bactérias ou vários pequenos organismos também podem adsorver, absorver metais ou absorver e degradar certos poluentes e às vezes contribuem para a despoluição (veja o artigo sobre fungorremediação ).

Eficiência

Depende em parte das condições do solo, da luz, da saúde da planta. Plantas mais verdes e mais escuras (mais ricas em clorofila) são geralmente mais ativas quando a luz é intensa, então Ficus elastica ou Yucca massengena se mostra nessas condições mais rápido do que outras espécies testadas para absorver CO2 (e podem atingir um tamanho grande em ambientes fechados). Mas foi demonstrado que outras espécies, mais coloridas ou adornadas com pontos de luz, continuam ativas quando a luz é fraca. O Ocimum basilicum , apreciado pelas flores e pela fragrância, por outro lado, não parece muito eficaz contra o CO2, como a Sinningia speciosa . O Codiaeum variegatum é inicialmente eficaz, mas atinge um teto de 1000 ppm, o que permanece uma dose alta de acordo com alguns especialistas. Com exceção dos cactos, todas as plantas emitem CO2 à noite, mas muito menos do que a quantidade de CO 2 que eles haviam absorvido no dia anterior.

Algumas espécies são metalófitas (samambaias) e / ou mais eficientes do que outras na absorção de certos gases e compostos orgânicos voláteis. Por exemplo, de acordo com o trabalho de Yang et al., Trepadeira ( Hedera helix ) tem uma capacidade maior de absorver octano e tricloroetileno do que a miséria roxa ( Tradescantia pallida ), mas esta última é mais eficiente na absorção de tolueno e benzeno . Estudos mais aprofundados ainda precisam ser feitos.

Ao contrário do que às vezes se afirma, a radiação eletromagnética , gerada entre outras coisas por computadores e transmissores Wi-Fi , não é absorvida pelas plantas.

A própria planta absorve alguns poluentes através de suas folhas e raízes, mas os micróbios da filosfera também estão envolvidos (por exemplo, para a decomposição de fenóis , bem como os microrganismos do substrato ali encontrados. Também contribuem.

Em 2009, Yang e seus colaboradores mostraram que as plantas de interior, assim como seus substratos, seus vasos de plástico, os microrganismos associados e os pesticidas usados, também emitem compostos orgânicos voláteis. Algumas substâncias potencialmente tóxicas secretadas por plantas ( terpenóides , álcoois , cetonas e ésteres ) são conhecidas por terem um papel ecológico (por exemplo, defesa, sinalização, mimetismo de feromônios). Nesta publicação, os autores apontam que "o impacto positivo ou negativo desses compostos em humanos balanceado com a capacidade das plantas de remover outros compostos orgânicos voláteis não foi estudado".

Impacto de compostos orgânicos voláteis nas plantas

Uma revisão da literatura realizada por Korte e seus colegas em 2000, mostra que a partir de uma determinada dose, qualquer poluente causa danos à estrutura das células vegetais, em graus variados. Tendo observado uma diminuição na fotossíntese em plantas submetidas a compostos orgânicos voláteis, Yoo e colaboradores concluem que estes últimos têm um efeito negativo na fisiologia das plantas.

Exemplo de plantas e poluentes tratados

Até 2010, cerca de 120 espécies de plantas já haviam sido testadas para a fitorremediação do ar interno, mas para a purificação de gases e não de partículas em suspensão. Um primeiro estudo mostrou, portanto, que a planta aranha ( Chlorophytum comosum L.) efetivamente captura partículas grandes, médias ou pequenas do ar interior em sua cutícula (muito melhor do que uma placa de alumínio colocada no mesmo lugar e servindo como "controle "). Esta espécie foi testada numa clínica dentária, numa sala de engarrafamento de perfume e num escritório. Nestes três locais, a planta também se mostrou capaz de adsorver na cutícula ou em sua cutícula tanto partículas bastante solúveis em água quanto partículas solúveis em ceras ou gorduras. A quantidade de micropartículas acumuladas passivamente nas placas de alumínio é sempre significativamente menor do que a acumulada na mesma superfície foliar das plantas, demonstrando que não são apenas as forças da gravidade em jogo, mas ainda não entendemos como a planta fixa essas partículas melhor do que uma superfície artificial, mesmo enquanto está crescendo.

As plantas escolhidas são frequentemente espécies resistentes, fáceis de cultivar e que não precisam de luz solar direta (na natureza, muitas vezes são plantas de sombra e vegetação rasteira). Freqüentemente, são plantas tropicais que não param de crescer no inverno.

Notas e referências

  1. Folha do Jardim Botânico de Montreal: Algumas plantas de interior purificam o ar dentro de nossas casas .
  2. Estudo D r Wolverton , um especialista americano em ciências ambientais no uso da NASA - Veja muitos estudos de cientistas da NASA que comprovam a capacidade das plantas em limpar a água e o ar .
  3. Kit de imprensa aérea [PDF] ( páginas 18 , 22 e seguintes).
  4. "  Plantas e purificação do ar interior - ADEME  " , em ADEME (acessado em 13 de agosto de 2020 ) .
  5. "  Plantas de interior, não, não limpam a casa!"  », Ciência ambiental em relação à saúde ,23 de julho de 2015( leia online , consultado em 31 de julho de 2017 )
  6. M. l'Abbé (Pierre) Bertholon , “  Da eletricidade das plantas: trabalho em que lidamos com a eletricidade da atmosfera nas plantas, seus efeitos na economia das plantas, suas virtudes medicinais & nutritivo-elétricas, & principalmente meios práticos para aplicá-lo com utilidade à agricultura, com a invenção de um eletro-vegetômetro  ” , Paris: Didot Jeune,1783(acessado em 17 de outubro de 2020 )
  7. (em) BC Wolverton , RC McDonald e EA Watkins Jr. , "  plantas de folhagem para a remoção de poluentes do ar interior a partir de casas de economia de energia  " , Botânica Económica , Vol.  38, n o  21984, p.  224-228
  8. Cetin M & Sevik H (2016) Medindo o impacto de plantas selecionadas nas concentrações internas de CO 2 . Jornal Polonês de Estudos Ambientais, 25 (3).
  9. (em) PL Jenkins , TJ Phillips , EJ Mulberg e SP Hui , "  Activity patterns of Californians - Use of and Close to Indoor pollutant sources  " , Atmosphere Environment , vol.  26,1992, p.  2141-2148
  10. (in) SD Snyder , Interior de edifícios, plantas e automação , Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ,1990
  11. Marie Piquemal, "  Poluição do ar interior:" France is very late "  " , on liberation.fr ,25 de agosto de 2009
  12. Brilli F, Fares S, Ghirardo A, de Visser P, Calatayud V, Muñoz A, ... & Menghini F (2018) Plantas para a melhoria sustentável da qualidade do ar interior . Trends in plant science, 23 (6), 507-512 ( resumo ).
  13. Long Zhang, Ryan Routsong & Stuart E. Strand (2018) Greatly Enhanced Removal of Volatile Organic Carcinogens by a Geneticamente Modified Houseplant, Pothos Ivy (Epipremnum aureum) Expressing the Mammalian Cytochrome P450 2e1 Gene  ; Cerca de. Sci. Technol. 2019, 53, 1, 325-331 Data de Publicação: 19 de dezembro de 2018 | https://doi.org/10.1021/acs.est.8b04811
  14. Extrato do artigo de D. Cuny, MA. Rzepka e G. Bulteau, “  Quais os papéis que as plantas podem desempenhar em relação à poluição interna?  ", Air Pur n o  69
  15. Liénard A (2018) Remediação de solos por fitorremediação . PDF, 14p
  16. ZHOU Jia-yu ZHU Meng-jiao ZHANG Lei XU Xiao-gang (2010); Visão geral da pesquisa sobre purificação de plantas de interior [J]; Ciências e tecnologia agrícola moderna; 2010-18 (Faculdade de Recursos Florestais e Meio Ambiente, Universidade Florestal de Naniing, Nanjing Jiangsu 210037)
  17. Bin BY & Rong LX (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); Estudo sobre os efeitos de absorção de formaldeído por 3 espécies de plantas folhagens [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) Cor - Relação da clorofila de algumas plantas ornamentais internas , International Journal of Engineering Science & Research Technology, 2 (7), 1706,
  21. (en) DS Yang , SV Pennisi , K.-C. Son e SJ Kays , “  Screening indoor plants for volatile organic polluant remove  ” , HortScience , vol.  45, n o  5,2009, p.  1377-1381
  22. As plantas verdes para purificar o ar interior , lemonde.fr, publicada em 17 de agosto de 2009, a versão arquivada.
  23. Sandhu A. et al. (2007) Degradação bacteriana de fenol transportado pelo ar na filosfera . | Cerca de. Microbiol. ; 9: 383-392
  24. Vorholt JA (2012) Microbial life in the phyllosphere. | Nat. Rev. Microbiol. ; 10: 828-840
  25. [1] publicado em 28 de junho de 2010.
  26. (en) DS Yang , K.-C. Son e SJ Kays , “  compostos orgânicos voláteis emanando de plantas ornamentais internas  ” , HortScience , vol.  44, n o  22009, p.  396-400
  27. (em) F. Korte , G. Kvesitadze , D. Ugrekhelidze Sr. Gordeziani G. Khatisashvili O. Buadze , Zaalishvili G. e Coulston F. , "  REVIEW: Organic toxicants in plants  " , Ecotoxicology and Environmental Safety , flight.  47,2000, p.  1-26
  28. (en) MH Yoo , YJ Kwon , K.-C. His e SJ Kays , "  Eficácia de plantas de interior para a remoção de poluentes orgânicos voláteis simples e mistos e efeitos fisiológicos nas plantas  " , Journal of the American Society for Horticultural Science , vol.  131, n o  4,2006, p.  452-458
  29. Gawrońska, H., & Bakera, B. (2015). Fitorremediação de material particulado do ar interno por plantas de Chlorophytum comosum L.. Air Quality, Atmosphere & Health, 8 (3), 265-272.
  30. Anderson JM, Osmond CB et al. (1987) Shade - sun responses: compromises between aclimation and photoinhibition. em: Fotoinibição de Kyle DJ. Elsevier ,; 1-38
  31. Lista de plantas e poluentes no site Plantas para pessoas .
  32. Omed A. Abbass , David J. Sailor e Elliott T. Gall , “  Effectiveness of indoor plants for passive remove of indoor ozone  ”, Building and Environment , vol.  119,1 r jul 2017, p.  62–70 ( ISSN  0360-1323 , DOI  10.1016 / j.buildenv.2017.04.007 , ler online , acessado em 24 de julho de 2019 )

Apêndices

Bibliografia

Artigos relacionados

links externos