Soutenance de Hugo HENAUT

L’accumulation du cuivre (Cu) dans les sols viticoles suite à son utilisation pour lutter contre le mildiou de la vigne (Plasmopara viticola) pose de nombreux problèmes environnementaux. En particulier, la faune et la microflore du sol sont impactées, tout comme les végétaux, notamment lors de la replantation de jeunes vignes. Dans ce contexte, cette thèse explore l’utilisation de biochar, issu de la pyrolyse de coproduits viticoles (sarments, pépins, marc), dans une perspective d’économie circulaire. Grâce à sa forte porosité, sa grande surface spécifique, ses groupements fonctionnels et sa richesse minérale, le biochar est reconnu pour améliorer la qualité des sols et réduire la mobilité des éléments traces métalliques, tout en présentant des propriétés agronomiques intéressantes et un potentiel de séquestration du carbone, contribuant à l’atténuation du changement climatique. Dans un premier temps, un état de l’art portant sur plus de 110 études consacrées aux biochars issus de coproduits viticoles a été réalisé, en mettant l’accent sur leurs propriétés physicochimiques et leurs usages. Puis, les expérimentations menées dans le cadre de cette thèse ont permis de démontrer par des tests d’adsorption en batch que ces biochars présentent une forte capacitée d’adsorption du Cu (jusqu’à 134 mg·g⁻¹ pour le biochar de marc), via divers mécanismes, principalement la précipitation et les interactions π-cations. Associés en mélange au sol, ils réduisent la biodisponibilité du cuivre en diminuant sa concentration dans les eaux porales. Cette immobilisation limite la phytotoxicité du Cu, comme observé par des tests effectués à l’aide d’une plante bioindicatrice (Phaseolus vulgaris) puis sur de jeunes plants de vigne (Vitis vinifera). Les résultats montrent une réduction du Cu, notamment dans les racines (–30 %), qui s’accompagne d’une amélioration de la croissance (hauteur, biomasse) et de l’état physiologique, fortement altérés en présence de Cu. En outre, ces biochars améliorent durablement diverses propriétés physicochimiques du sol (pH, CEC, capacité de rétention en eau) ainsi que des propriétés biologiques (notamment via la stimulation des activités enzymatiques). De plus, des expérimentations de maturation, menées à diverses échelles temporelles (jusqu’à un an) et selon plusieurs dispositifs (colonnes, systèmes en sandwich, mélanges) montrent que les biochars conservent leur capacité à immobiliser le cuivre dans les sols viticoles, malgré une diminution de leur efficacité d’adsorption (de –19 à –37 %), tout en améliorant les propriétés agronomiques et biologiques des sols. Au final, le biochar de marc se distingue particulièrement ce qui a conduit à tester différentes modifications post-pyrolyse (p. ex., apport de calcium, imprégnation bactérienne), avec des résultats contrastés. En outre, son application en bio augmentation, combinée à des bactéries cuprorésistantes isolées de sols viticoles et présentant des traits bénéfiques à la croissance des plantes, a permis d’atténuer plus efficacement les effets de la contamination au cuivre sur P. vulgaris que les applications séparées. En parallèle, les bio huiles (produits secondaires de la pyrolyse de sarments) et leurs différentes fractions ont fait l'objet d'études visant à évaluer leurs propriétés biologiques. Les résultats mettent en évidence leurs activités antibactériennes (sur souches modèles), antifongiques (sur levures) et répulsives (sur le puceron Acyrthosiphon pisum), ainsi qu'une influence variable sur la croissance des plantes. Cette thèse démontre l’intérêt de valoriser les coproduits viticoles, en particulier le marc de raisin, pour produire du biochar capable de répondre aux effets de la contamination cuprique. Les perspectives envisagées incluent l’étude d’autres coproduits viticoles, la validation en conditions réelles au vignoble ainsi que l’évaluation du potentiel des bio huiles sur des maladies spécifiques de la vigne pour réduire l’usage des traitements au cuivre.