Conscient des risques de pollution métallique pouvant toucher les sols des jardins familiaux urbains, le Service des Espaces Verts et de l'Environnement de la ville de Nantes (SEVE) a lancé depuis 2012 un programme de vérification de la qualité des sols. La pollution au plomb de plusieurs parcelles a été mise en évidence sur plusieurs sites, avec l'obligation d'établir un plan de gestion, malheureusement coûteux et peu durable.Face à cette situation, le SEVE souhaite tester des méthodes biologiques, telle que la phytoextraction, moins agressives pour l'environnement... / Soil quality is of concern regarding the development of kitchen gardens in urban allotments gardens. Although lead (Pb) is poorly available in the soil, some vegetables can accumulate it above maximum permitted concentrations. This study focuses on the development of methods for the in situ sustainable management of kitchen garden soils moderately Pb-contaminated (200 mg/kg DM), including the phytoextraction option. The first option, in situ assessed on kitchen gardens, combines the phytoextraction using Brassica juncea (L.) Czern. and the cultivation of metal-excluder vegetables, allowing the crop production during the soil clean-up. Tomato, cabbage, potato tubers, leek and green bean were cultivated either in a crop rotation or co-cropped with B. juncea (vs. only vegetables). The harvested vegetables are indeed Pb-excluders, except green beans. Due to a low soil Pb availability (geogenic Pb), Pb phytoextraction was inefficient (max. 2 mg Pb/kg). The second option, tested at the bench scale, aims to increase the phytoextraction by adding chelatants, either organic chemicals (i.e. EDTA) or via a bacterial inoculum (bioaugmentation) notably selected based on its siderophore production, into the soil. Extraction potential of B. juncea and Lycopersicon esculentum was evaluated in hydroponics with a Pb exposure similar to the DTPA extracted fraction. Shoot Pb concentration for L. esculentum cv. « Marmande » (max. 2000 mg/kg) was 20 to 100 times higher than for B. juncea (max. 45 mg/kg) reaching the threshold value for Pb hyperaccumulator. EDTA incorporation into the soil confirmed the high extraction potential of tomato when Pb availability is increased (114 to 615 mg/kg; anthropogenic or geogenic Pb). However, use of the bioaugmentation was not conclusive.

La introducció de la colza en la rotació de conreus i la producció i ús d’oli vegetal cru (OVC) com a biocarburant per autoconsum agrícola presenten alguns avantatges respecte al sistema tradicional de conreu de la Catalunya central, com una major productivitat i la capacitat d’autoabastament de combustible. El principal objectiu d’aquesta tesi és estudiar la viabilitat ambiental i econòmica de l’autoconsum d’oli vegetal cru en una explotació agrícola. També es planteja l’avaluació social mitjançant la metodologia de l’anàlisi de cicle de vida. A partir de les dades recopilades es defineix un model agrícola parametritzat, essent el camp el principal element i tenint en compte els fluxos d’entrada i sortida del mateix i dels processos que el complementen. Aquest model permet avaluar diferents escenaris de producció, que inclouen la rotació tradicional (blat, ordi i guaret), la rotació actual (blat i ordi) i la rotació proposada (colza, blat i ordi). Addicionalment el model també té en compte el processat de la llavor i l’ús de dièsel o oli vegetal com a carburants en la maquinària agrícola. Cal remarcar que el model proposat no pretén produir OVC com a substitut del dièsel per al transport, sinó que brinda la possibilitat de produir el combustible que es consumeix en una explotació usant una part de les terres conreades. En el context d’aquest model es realitza un estudi del processat mecànic de la colza per l’obtenció d’oli vegetal i un estudi sobre la seva adequació per ser usat com a carburant. Primer s’analitza l’índex d’acidesa en funció de la temperatura de premsat per determinar el punt òptim de treball. Seguidament, a partir del contingut en fòsfor s’estudien els processos de post-tractament de l’oli obtingut (filtrat i desgomat). L’anàlisi de cicle de vida (ACV) és la metodologia emprada per avaluar el model en les tres branques de la sostenibilitat (ambiental, econòmica i social). Aquesta metodologia permet estudiar processos productius de manera exhaustiva i avaluar-los de forma quantitativa. Es duu a terme una ACV ambiental seguint la metodologia ja desenvolupada i es realitza una ACV econòmica a partir de la guia vigent, tot i no existir normativa específica com en el cas de l’ACV ambiental. La metodologia de l’ACV social encara es troba en els seus inicis i per tant, tot i que es detalla com s’ha de realitzar, l’ACV social del model proposat no es pot completar. L’avaluació ambiental del model mostra certa preferència per l’ús de l’OVC en front al dièsel, tot i que encara queda camí per optimitzar i ajustar els motors tèrmics on s’ha d’utilitzar l’OVC per ajustar-ne les emissions. El rendiment de la fase de premsat i l’origen de l’electricitat consumida també són punts que tenen una gran influència en els resultats. Aquests factors són clau per obtenir en el futur una reducció important dels impactes ambientals. A partir de l’avaluació econòmica es detecta un clar interès econòmic per introduir la colza en la rotació de conreus actual. Per altra banda, el processat de la colza i l’ús de l’OVC representen econòmicament una petita disminució en el benefici (8,0%). Aquesta diferència queda reduïda a menys de la meitat si el dièsel agrícola no es subvenciona i es tenen en compte les emissions de CO2 segons el mercat del carboni. Aquestes improbables mesures polítiques poden afavorir un major rendiment econòmic del model proposat. Per altra banda, el model proporciona una menor dependència en front a les variacions del preu de mercat del dièsel. Finalment, en el context de desenvolupament actual de la metodologia d’avaluació social, es defineixen nous indicadors i es planteja el càlcul d’una categoria d’impacte social a partir del càlcul dels seus corresponents indicadors. Per a futurs estudis seria interessant disposar d’una metodologia d’ACV social ben desenvolupada per poder avaluar el model proposat enfront a l’actual, ja que és en la part social on s’intueixen les majors diferències entre els dos sistemes estudiats. / The introduction of rapeseed in the crop rotation and the production and use of straight vegetable oil (SVO) as self- supply biofuel in agricultural machinery have some advantages over the traditional cultivation system of Catalonia central region. These advantages can be summarized in a greater productivity and the capacity to supply its own farm fuel. The main objective of this PhD is to study the environmental and economic feasibility of the SVO self-supply in a farm. This work also handles the social assessment using the life cycle analysis methodology. A parameterized agricultural model is defined according the collected data. The model takes into account the input and output flows of the field, as long as the other processes of the proposed farm model. This model allows the evaluation of different production scenarios, including the traditional crop rotation (wheat, barley and fallow), the current crop rotation (wheat and barley) and the proposed crop rotation (rapeseed, wheat and barley). Additionally, the model takes into consideration the processing and use of diesel or SVO as fuel in the agricultural machinery. Note that the proposed model is not intended to produce OVC to be a diesel substitute for transport. On the other hand, it provides the chance to produce fuel for its consumption in the field work using a portion of the cultivated land. In the model framework, a study of the mechanical processing of rapeseed into oil and a study of its suitability for its use as fuel are carried out. First the acidity index is analyzed to determine the optimal working point regarding the pressing temperature. After that, the phosphorus content is analysed to evaluate the oil refining treatments (filtering and degumming). Life cycle assessment (LCA) methodology is used to evaluate the model in the three pillars of sustainability (environmental, economic and social). This method allows the production processes evaluation and their quantitative assessment. An environmental LCA is carried out using the already developed methodology and the current regulations. The economic LCA is done according to the published guidelines, as there is no specific regulation developed. The social LCA methodology is still in its early stages and therefore, even giving the details on how to perform it, the social evaluation of the proposed model can not be completed. The environmental assessment of the model shows a slight preference for SVO in front of diesel. However, the results can be improved by a better optimization and adjustment of diesel engines to use SVO, which can lower their emissions. The pressing yield and the electrical mix are processes that have also a high influence on the results. These key factors can lead to a significant reduction of environmental impacts in the future. From the economic evaluation, a clear economic interest to introduce rapeseed in the current crop rotation is revealed. Conversely, the processing of rapeseed and the use of SVO leads to an small profit decrease (8,0%). This difference is reduced by more than a half if agricultural diesel was not subsidized and if the CO2 emissions were accounted according to the carbon market. These unlikely policy measures may promote the economic viability of the proposed model. Even though, the use of self-supplied SVO in farming can help to reduce the dependency on fuel price flux, giving independence to the farmer. Finally, in the current development context of the social assessment methodology, new indicators are defined and the calculation of a social impact category based on the calculation of its corresponding indicators is presented. The major differences between the two systems studied are expected to be found in their social assessment. Thus, further well-developed social LCA methodology will be necessary to evaluate the proposed model against the current system. / La introducción de la colza en la rotación de cultivos y la producción y uso de aceite vegetal crudo como biocarburante para autoconsumo agrícola presentan ciertas ventajas respecto al sistema tradicional de cultivo de la Cataluña central, como una mayor productividad y la capacidad de autoabastecimiento de combustible. El principal objetivo de esta tesis es estudiar la viabilidad ambiental y económica del autoconsumo de aceite vegetal crudo en una explotación agrícola. También se plantea la evaluación social mediante la metodología del análisis de ciclo de vida. A partir de los datos recogidos se define un modelo agrícola parametrizado. Este modelo permite evaluar diferentes escenarios de producción, incluyendo la rotación tradicional (trigo, cebada y barbecho), la rotación actual (trigo y cebada) y la rotación propuesta (colza, trigo y cebada). Además, el modelo tiene en cuenta el procesado de la semilla y el uso de gasóleo o aceite vegetal como carburantes en la maquinaria agrícola. Cabe destacar que el modelo propuesto no pretende producir OVC para sustituir el gasóleo para el transporte, sino que ofrece la posibilidad de producir el combustible que se consume en una explotación usando una parte de las tierras cultivadas. En el contexto de este modelo se realiza un estudio del procesado mecánico de la colza para la obtención de aceite vegetal y un estudio sobre su adecuación para ser usado como carburante. Primero se analiza el índice de acidez en función de la temperatura de prensado para determinar el punto óptimo de trabajo. Consecutivamente, usando el contenido en fósforo del aceite se estudian los procesos de post-tratamiento del aceite obtenido (filtrado y desgomado). El análisis de ciclo de vida (ACV) es la metodología empleada para evaluar el modelo en las tres vertientes de la sostenibilidad (ambiental, económica y social). Esta metodología permite estudiar procesos productivos de manera exhaustiva y evaluarlos de forma cuantitativa. Se lleva a cabo un ACV ambiental siguiendo la metodología ya desarrollada y se realiza un ACV económico a partir de la guía vigente, a pesar de no existir normativa específica como en el caso del ACV ambiental. La metodología del ACV social aún se encuentra en sus inicios y por lo tanto, aunque se detalla cómo se debe realizar, no se puede completar el ACV social del modelo propuesto. La evaluación ambiental del modelo muestra cierta preferencia por el uso del aceite vegetal crudo frente al gasóleo, aunque todavía se pueden optimizar y ajustar los motores térmicos para utilizar el aceite vegetal y ajustar sus emisiones. El rendimiento de la fase de prensado y origen de la electricidad consumida también son puntos que tienen una gran influencia en los resultados. Estos factores son clave para reducir los impactos ambientales en el modelo propuesto. A partir de la evaluación económica se detecta un claro interés económico para introducir la colza en la rotación de cultivos actual. Por otra parte, el procesado de la colza y el uso de la OVC representan económicamente una pequeña disminución en el beneficio (8,0%). Esta diferencia queda reducida a menos de la mitad si el gasóleo agrícola no se subvenciona y se tienen en cuenta las emisiones de CO2 en función del mercado del carbono. Estas improbables medidas políticas pueden favorecer la viabilidad económica del modelo propuesto. Por otra parte, el modelo proporciona una menor dependencia frente a las variaciones del precio de mercado del gasóleo. Finalmente, en el contexto de desarrollo actual de la metodología de evaluación social, se definen nuevos indicadores y se plantea el cálculo de una categoría de impacto social a partir del cálculo de sus correspondientes indicadores. Para futuros estudios sería interesante disponer de una metodología de ACV social bien desarrollada para poder evaluar el modelo propuesto frente al modelo actual, ya que es en la parte social donde se intuyen las mayores diferencias entre los dos sistemas estudiados.

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