Le traitement des sites pollués fait appel à un grand nombre de techniques qui se caractérisent chacune par des contraintes, une efficacité et un coût. Il n'existe pas de solution universelle utilisable dans toutes les circonstances : une technique qui s'est révélée adaptée à un cas peut s'avérer inefficace dans un autre cas de figure. Bien souvent, la solution adoptée est le fruit d'une combinaison de plusieurs techniques.
Le marché de la décontamination et de la réhabilitation des sols pollués est un domaine d’activité en pleine évolution. Si l’on en croit une récente étude de conjoncture réalisée par Planistat pour le compte du Ministère de l’Écologie et du Développement Durable, c’est un marché qui se porte plutôt bien. Planistat souligne qu’en 2002, le chiffre d'affaires des entreprises adhérentes à l'Union professionnelle des entreprises de dépollution de sites (UPDS) a progressé en moyenne de 33 % pour les travaux et de 44 % pour les études.
Des progressions du même ordre sont attendues pour les années à venir.
La récente prise de conscience des coûts sanitaires liés aux risques créés par la pollution des sols est passée par là. Longtemps considéré comme un système épurateur idéal, le sol est peu à peu apparu au contraire comme une menace potentielle à long terme pour la santé, la ressource en eau et les écosystèmes. Cette prise de conscience s'est traduite par une plus forte pression réglementaire et législative qui s'exerce aussi bien lors de la création que
lors de la cessation d’activité ou de la vente des sites industriels. Et le marché n’est pas resté inerte. On a constaté ces dernières années une montée en puissance des exigences des investisseurs concernant l'état des sols et sous-sols dans le cadre d’opérations immobilières ou sur le marché industriel. Le public lui-même, par l'importance accrue qu'il accorde à la qualité du sous-sol, renforce la pression à laquelle sont de plus en plus soumis les industriels. La médiatisation de certaines affaires, comme par exemple Metaleurop ou l'ancien site Kodak à Vincennes, a contribué à sensibiliser un public jusque-là peu concerné.
La pression foncière qui s’exerce sur d’anciens sites sur lesquels ont été pratiquées des activités polluantes dope les opérations de dépollutions et de réhabilitations. La réhabilitation d’un site pollué est pourtant une opération longue et complexe qui comprend plusieurs phases : le diagnostic de pollution, l’évaluation des risques et le choix d'une filière de décontamination. Le diagnostic a pour objectif de caractériser l'état du site. Il doit être le plus détaillé possible. Il inclut notamment l'identification des polluants (nature, concentration, origine...) et la détermination des conditions géologiques, physico-chimiques du site. Il s’agira ensuite d’évaluer les risques encourus par la population et l'écosystème. Il faut alors déterminer s’il est nécessaire ou non d’entreprendre des actions de réhabilitation et, dans l'affirmative, quel type de traitement choisir. Cette décision, essentielle, se fait au cas par cas, et doit tenir compte de plusieurs critères : la nature et la quantité de polluants identifiés, la nature des sols concernés, la localisation géographique ou encore l'affectation ultérieure du site.
Le traitement des sites et sols pollués fait appel à différents types de traitements qui se distinguent par leurs lieux d’application ou par la technique utilisée. Il existe un grand nombre de techniques différentes. Chacune se caractérise par ses contraintes, son efficacité et son coût. Comme dans d'autres domaines, il n'existe pas de technique universelle utilisable dans toutes les circonstances. C’est dire qu'une technique qui s'est révélée adaptée à un cas de pollution peut s'avérer moins efficace, voire inefficace dans un autre cas de figure. Dans la plupart des cas, la solution adoptée est le fruit d'une combinaison de plusieurs techniques. Utilisées en parallèle ou en complément les unes des autres, cette combinaison permettra d’atteindre le taux de dépollution souhaité en fonction des délais impartis au traitement et du budget consacré à l’opération.
Classiquement, trois types de techniques peuvent être mises en œuvre : les procédés biologiques, physiques et chimiques. Chacune de ces différentes familles de traitement répond à des objectifs différents.
Les procédés biologiques, des techniques en plein développement
L’ensemble de ces techniques font appel à la biodégradation via des micro-organismes ou des plantes qui sont introduits pour détruire, modifier ou encore extraire les polluants d'un environnement donné. Elles sont depuis quelques années déjà en pleine expansion. Elles sont bon marché (40 à 60 €
la tonne) mais elles nécessitent pour fonctionner efficacement la réunion de conditions bien particulières. Appliquées in-situ, elles consisteront à dépolluer le sol en place. Elles peuvent aussi être mises en œuvre sur site. Dans ce cas, le sol sera dépollué sur place, après excavation. Hors-site, elles consisteront à dépolluer le sol après excavation de ce dernier et transport vers des installations de dépollution.
Les techniques biologiques in-situ
Le bioventing est une technique mise en œuvre in situ fréquemment utilisée pour la dépollution de la zone du sol non saturée et contaminée en produits volatils. Ce traitement consiste à faire circuler de l'air dans la zone contaminée pour en extraire les différents polluants tout en assurant un apport en oxygène propice à une dégradation biologique. Cette technique implique la récupération des contaminants en surface dans une installation de condensation ou d'adsorption sur charbons actifs. Elle est particulièrement efficace sur les polluants volatils résiduels. Les résultats obtenus, en termes de rendement, avoisinent fréquemment les 90 % notamment pour les hydrocarbures. Mais pour qu'elle soit efficace, le sol traité doit satisfaire plusieurs critères en termes de perméabilité et d’homogénéité pour éviter les risques éventuels de circulation préférentielle des flux d'air, ce qui a pour effet de laisser de côté des zones non dépolluées. La plupart des professionnels de la dépollution proposent cette technique. Apinor comme Biogénie, Ikos Environnement, Le Floch Dépollution, Sita Remédiation, GRS Valtech, Brézillon, Ecoterres ou Arcadis disposent par exemple de nombreuses références dans ce domaine. LISEC France a récemment développé une méthode de suivi de ces traitements biologiques in situ, développement qui permet une optimisation économique de la technique.
L’atténuation naturelle contrôlée est une autre pratique basée sur la décroissance naturelle dans le temps de certains polluants, notamment la biodégradation de polluants organiques et la modification de polluants minéraux. L'atténuation naturelle contrôlée consiste à contrôler, vérifier et quantifier les conditions de cette évolution. Encore peu développée en France, elle est peu coûteuse au niveau de la mise en œuvre, mais nécessite en revanche une surveillance continue et de nombreuses analyses sur une longue période. Elle n'est pas considérée comme une technique de dépollution à proprement parler dans la mesure où il s’agit plus d’un suivi de disparition des polluants que de la mise en œuvre d’une technique.
Toujours in-situ, la phytoremédiation consiste à utiliser les plantes pour extraire les polluants et notamment les métaux lourds. Cette technique de dépollution des sols par les plantes englobe trois approches : la phytostabilisation, la phytodégradation et la phytoextraction.
la phytostabilisation qui consiste à immobiliser la pollution par la mise en place de plantes, la phytodégradation qui contribue à la dégradation de composés organiques (hydrocarbures, pesticides,...) et la phytoextraction qui fait appel à l'utilisation de plantes capables d'accumuler des polluants dans leurs tissus. Environ 400 espèces de plantes sont aujourd'hui classées comme hyperaccumulatrices. La phytoremédiation peut constituer une solution intéressante : dans le cas de pollution par les métaux lourds par exemple, on plante sur le site des végétaux sélectionnés pour leur capacité à fixer les polluants dans leurs racines ou leurs parties aériennes.
Ces plantes sont ensuite arrachées avant d’être incinérées. Si la pollution est de nature organique, des plantes savamment sélectionnées peuvent créer autour de leurs racines un milieu favorable à l'action des micro-organismes. Mais il y a des limites à l'application de la phytoremédiation : la durée du traitement qui peut s’étaler sur plusieurs années en est la principale. La profondeur de l'intervention, fonction de la profondeur d’enracinement des végétaux, et les fluctuations saisonnières dues aux conditions climatiques qui affectent la vie des plantes sont également des facteurs limitants qui doivent être pris en compte.
Il s’agit en fait d’une technologie encore récente dont les exemples à l’échelle industrielle sont peu nombreux. Les avantages de la phytoremédiation résident dans ses coûts réduits, de 10 à 100 fois moins coûteux que les techniques classiques. Elle permet égale-
…ment de traiter une gamme diversifiée de polluants : métaux, HAP, solvants… Elle est donc promise à un bel avenir.
Apinor, spécialisée dans la reconquête des friches industrielles, la dépollution des sols, des eaux souterraines et le traitement de l’amiante est par exemple aussi acteur dans la phytoremédiation de par son appartenance à l’Espace Biotique, réalisé en collaboration avec E.D.A., les Universités Lille I et Lille II qui tentent de faire émerger la dépollution par les plantes.
Ces procédés s’attachent à dépolluer le sol en place. Lorsque la situation l’impose, d’autres techniques peuvent être mises en œuvre à proximité, sur site.
Les techniques biologiques sur site
Il faut alors excaver avant de mettre en œuvre la technique sélectionnée, qui peut consister en traitements en bioterres, en andains ou en landfarming. Le landfarming consiste à traiter le sol pollué comme une surface agricole : on étale le sol pollué sur de grandes surfaces préalablement imperméabilisées, puis on ajoute des nutriments. L’essentiel des étapes suivantes consiste à travailler régulièrement le sol pour l’aérer. La limite du procédé est le risque de transfert des polluants dans l’atmosphère : il est donc peu adapté aux hydrocarbures légers (essence) mais fonctionne très bien sur des gazoles.
Serpol, ICF Environnement, Ikos Environnement, Brézillon, TVD du Groupe Partenaire Environnement, Biogénie, Ortec, Sita Remediation, GRS Valtech proposent des solutions éprouvées de décontamination des sols pollués par traitement biologique, en andain, en bioterre, en bioréacteur ou par landfarming. Ecoterres a également à son actif la réalisation de nombreux chantiers in situ et on site (landfarming). En 2003, Sita Remediation a traité 40 000 m³ de terres polluées sur le site d’une raffinerie avec la technique du landfarming. Le traitement a permis d’atteindre une concentration d’environ 500 mg/kg d’hydrocarbures, des performances largement supérieures aux prescriptions du client. Sita Remediation a aussi réalisé le traitement de 25 000 tonnes de terres polluées aux HAP sur le site Charbonnage de France à Gonnet. Le traitement par bioterre a permis de passer d’une concentration moyenne de HAP de 1 300 mg/kg à 80 mg/kg.
De son côté, en association avec le Muséum national d’Histoire naturelle, TVD a identifié plus d’une centaine de micro-organismes biodégradant les polluants hydrocarbonés. Le procédé de Bioterre dynamique, aussi appelé Biopile, consiste à déposer les terres polluées sur un réseau de tuyauterie d’aération puis à biodégrader les polluants à l’aide d’amendements développés spécifiquement en fonction des polluants présents. Les produits volatils seront transportés par l’air en circulation et traités, par exemple biodégradés au niveau d’un biofiltre, alors que les produits les plus lourds seront biodégradés directement dans la Biopile. La Biopile est recouverte d’une bâche pour éviter que les fractions volatiles ne s’échappent dans l’atmosphère et que l’eau de pluie n’entre en contact avec les terres.
Contact avec les terres polluées.
Un système d’irrigation permet d’humidifier la Biopile et de l’enrichir en continu avec des mélanges de nutriments et de micro-organismes. L’eau de percolation est canalisée vers un réservoir de rétention où elle subit un traitement avant d’être injectée à nouveau dans la Biopile.
Des canalisations perforées installées dans la Biopile sont reliées à une soufflante fonctionnant selon le principe d’une pompe à vide ; on génère ainsi un renouvellement d’air qui a pour fonction de maintenir l’activité des bactéries aérobies à leur rendement optimal.
La soufflante aspire la phase gazeuse de la Biopile et engendre la mobilisation des produits volatils. L’air pollué qui est aspiré est ensuite traité par exemple en l’acheminant vers une chambre d’humidification avant de pénétrer dans un biofiltre pour y être entièrement épuré avant d’être libéré dans l’atmosphère. Cette biofiltration implique la biodégradation des polluants contenus dans la phase gazeuse par des micro-organismes fixés sur un support solide.
Grâce à l’ensemble de ces dispositions, le système est étanche aussi bien pour la phase liquide que pour la phase gazeuse et les rejets éventuels sont contrôlés.
Pour optimiser le procédé, les différents paramètres physico-chimiques de la Biopile sont mesurés périodiquement : oxygène, teneur en micro-organismes et en nutriments, pH, humidité, texture du sol. Les analyses chimiques sur les terres en cours de traitement permettent de suivre la régression des teneurs en polluants et d’ajuster l’apport en micro-organismes et en nutriments.
L’avantage par rapport au traitement in situ, et notamment au bioventing, est que ce procédé peut être optimisé. Son efficacité est aussi plus facilement contrôlable. Mais il est aussi plus cher dans la mesure où il faut excaver les terres. Cette approche a permis d’ouvrir le marché biologique à des pollutions plus difficiles, comme par exemple celles liées aux HAP qui ont 3 à 4 cycles benzéniques.
Biogénie, spécialiste du procédé, compte de nombreuses références in ou ex-situ. Cette société combine fréquemment les avantages de traitements in-situ et ex-situ pour atteindre les objectifs de réhabilitation au meilleur coût. Sur le site d’une ancienne cokerie, la Biopile réalisée sur le site même a permis de traiter 12 000 tonnes de terres polluées par des HAP. Les concentrations moyennes de départ étaient d’environ 5 000 mg/kg en HAP, certains lots présentant des concentrations encore plus élevées. Cinquante semaines de traitement ont permis d’atteindre l’objectif de dépollution fixé à 500 mg/kg.
Ortec GSI, filiale du Groupe Ortec, dispose également d’un savoir-faire important dans ce domaine. Cette société a procédé pour le compte de l’Établissement Public d’Aménagement de la Défense à la dépollution sur le site de 100 000 tonnes de terres polluées par des HCT et des HAP mises à jour suite à des travaux d’aménagement d’un tronçon d’autoroute. Un pré-traitement a tout d’abord été nécessaire pour préparer les matériaux à la biodégradation : criblage primaire, tamisage, mélange et homogénéisation avec des structurants se sont succédé avant l’ajout de nutriments. Les terres ont ensuite été montées en biopiles dans des grandes alvéoles de traitement étanches, incluant un réseau de récupération des lixiviats et un réseau de ventilation placé au cœur du matériau à traiter. Les objectifs fixés (1 000 ppm en HCT) ont été atteints dans un délai de 12 mois pour la totalité des terres.
Bénéficiant de plus de 10 ans d’expérience en recherche fondamentale et industrielle dans le domaine de la dégradation d’hydrocarbures, HTSbio a développé des solutions efficaces et rentables pour le traitement par bioremédiation des terres polluées par les hydrocarbures. De son côté, Ikos Environnement est bien placé sur le marché de la bioremédiation des sables de fonderie phénolés et des sols pollués par des hydrocarbures. Ses 4 plates-formes de traitement situées en France et en Belgique permettent de valoriser jusqu’à 100 000 t/an de terres polluées. Les terres traitées font l’objet d’une valorisation en réhabilitation de sites, en travaux publics, ou en couverture de CET de classe 2.
Les sociétés Biobasic Environnement et Arcadis, spécialisées dans le domaine de bioremédiation in-situ, développent également un procédé reposant sur l’identification et l’activation à l’aide d’oxygène et de nutriments de micro-organismes capables de détruire les hydrocarbures et les solvants chlorés. Ce procédé repose sur une injection continue d’oxygène, dosée en fonction de la nature des sols et des polluants.
Les avantages de la bioremédiation sont multiples. C’est un processus écologique.
Le confinement ne mobilise qu'une faible emprise sur le terrain, permet la poursuite des activités et ne nécessite pas la mobilisation de gros moyens financiers.
Ses limites sont typiquement les polluants biocides en trop fortes concentrations (organochlorés, goudrons de houille), les problèmes de formation de métabolites toxiques plus mobiles que les polluants d'origine (chlorure de vinyle ou dérivés benzéniques par exemple) et des niveaux de dépollution insuffisants dans le cas d’objectifs de traitement très bas (inférieurs à 50 ppm).
Traiter hors-site : lorsqu’il y a urgence ou que la place manque
L'évacuation hors site peut être une approche judicieuse si la place manque, si les délais ne permettent pas la mise en place d'un traitement sur site ou si les volumes sont trop peu importants pour justifier la mise en œuvre d'une solution sur place. Lorsqu’une pollution des sols est révélée par les travaux d’excavation, les promoteurs recherchent souvent une solution rapide de traitement et d’élimination hors site pour ne pas ralentir les travaux de construction sur le chantier.
Le stockage en CET ou le traitement en centre spécialisé comme le « biocentre », nom déposé par Sita FD, peuvent alors être judicieux. L'acceptation et la prise en charge en biocentre est rapide. Cette flexibilité permet de libérer rapidement les terrains. Par rapport à une dégradation naturelle qui peut durer des années, le procédé biocentre ramène le temps de traitement à quelques mois, selon la nature et le niveau de pollution.
Autre élément à prendre en compte, le transfert de responsabilité à la société de traitement est assuré, à condition de maintenir une traçabilité et une documentation rigoureuses. Ce procédé permet le traitement d'une large variété de terres, des sables aux terres argileuses et une large gamme de concentration de polluants, de quelques dizaines de milligrammes à plusieurs grammes par kilo. Le biocentre de Biogénie a été le premier à voir le jour dans la région Île-de-France, à Écharcon (91). Depuis son inauguration en 1999, il a permis de traiter environ 300 000 tonnes de terres polluées. Des terres aux origines multiples, qui proviennent par exemple de réhabilitations de dépôts pétroliers, de stations-services, de friches industrielles, de projets immobiliers, d'anciennes cokeries...
Le principe de fonctionnement du biocentre de Biogénie repose sur le procédé biopile qui consiste à stimuler l'activité des bactéries qui, naturellement présentes dans le sol, sont en mesure de dégrader les polluants en composés inoffensifs. Les polluants traités comprennent des hydrocarbures légers et lourds, des PCB, des HAP. À titre d'exemple, Renault a expédié en biocentre 40 000 tonnes de sol contaminé par des hydrocarbures pétroliers. Ce sol provenait du site de son ancienne usine de fabrication automobile située à Boulogne-Billancourt. TotalFinaElf a également fait appel à plusieurs reprises au biocentre dans le cadre de projets de réhabilitation de stations-services. Les centres de GRS Valtech assurent également le traitement biologique de terres polluées par des composés organiques (hydrocarbures, HAP, solvants...) sur des plateformes autorisées et agréées. Ces centres fixes de traitement des pollutions des sols utilisent le procédé Mycobact’.
De son côté, Ecoterres propose un traitement biologique hors site dans son centre de traitement de GRC-Kallo. Ce centre de recyclage et de valorisation de terres propose également le lavage physico-chimique des terres polluées (pollution élevée en métaux lourds et hydrocarbures, et dans des concentrations moyennes en HAP). Accessible par route comme par voie fluviale et maritime, ce centre recycle chaque année 120 000 tonnes de terres polluées. Séché Environnement exploite également un centre de traitement biologique sur son site de classe 1.
Le premier centre de regroupement et de traitement par désorption thermique a également vu le jour en France en 2002. Cette plate-forme, localisée dans la périphérie de Rouen, est exploitée par la société Deep Green. Elle dispose d'une capacité annuelle de 100 000 tonnes.
Plates-formes multitraitements dans lesquelles plusieurs procédés sont proposés : SITA FD, qui gère cinq centres de classe 1 en France, a développé très tôt ce nouveau concept en s’appuyant sur son cœur de métier. C’est ainsi qu’en 1999, le site de Jeandelaincourt a obtenu son arrêté préfectoral pour l’exploitation du Biocentre.
Pour faire face aux besoins du marché (garanties, proximité, traitements adaptés aux pollutions complexes…), SITA FD a développé ses plates-formes multimodales sur trois de ses centres de classe 1 : Villeparisis (77), Jeandelaincourt (54) et Bellegarde (30). Un quatrième centre de classe 1 dispose d’une partie du dispositif avec un Biocentre.
Ces plates-formes sont habilitées (par arrêtés préfectoraux) à traiter les terres polluées par Biocentre, désorption thermique, lavage par solvant et lavage à l’eau. Ces techniques, polyvalentes, permettent de traiter un grand nombre de polluants. En regroupant sur un même site une large gamme de techniques de traitement, ces plates-formes multimodales offrent une solution innovante pour le traitement des terres polluées tout en réalisant des économies d’échelle. Grâce à ces installations, le responsable d’un site contaminé dispose d’une filière simple et sécurisée qui répond à ses exigences environnementales et économiques, sans oublier la question fondamentale de la responsabilité juridique : les conditions d’un transfert de responsabilité du client vers l’entreprise sont ainsi réunies.
Le traitement hors site en centre collectif de classe 1 (qui est proposé par SITA FD, Séché et Véolia) est une solution complémentaire aux filières de traitement présentées précédemment.
Les procédés physiques et thermiques
Le principe de ce type de traitement est de jouer sur les paramètres physiques pour détruire, extraire ou isoler le ou les polluants. Ce sont les procédés les plus répandus actuellement. Réputés peu coûteux, les traitements in situ permettent de traiter de grands volumes de sols et présentent l’avantage de pouvoir être appliqués sur des sites encore en activité. Dans ce type de traitement, le sol est laissé en place et les polluants sont soit extraits sur place, soit dégradés, soit stabilisés dans le sol. Une première possibilité consiste à piéger une pollution en la confinant.
Confiner la pollution
Les terres polluées sont laissées sur le site et isolées par un système de barrière étanche (géomembrane, paroi moulée, injection de liants hydrauliques, couverture imperméable…) pour empêcher toute migration des polluants. Cette technique est plutôt utilisée pour les anciennes décharges ou d’anciens sites industriels couvrant une zone étendue. Elle constitue aussi une solution adaptée aux pollutions inorganiques qui ne peuvent pas être détruites comme, par exemple, le plomb. Son coût est estimé entre 60 € et 170 € la tonne.
On distingue traditionnellement le confinement de surface, composé d’un système d’étanchéité-drainage qui vise à éviter les infiltrations. Le confinement vertical permet de stopper les migrations horizontales de polluants vers le milieu extérieur. Cette technique repose sur la réalisation d’une barrière étanche dans le sol par l’intermédiaire d’une paroi épaisse en coulis, d’une paroi composite avec géomembrane PEHD, etc. Quant au confinement
Horizontal profond, il permet de faire face à une absence ou une déficience de substratum étanche. Ce type de traitement fait appel à des techniques d'injection ou de jet grouting.
La pollution n’est pas à proprement parler traitée mais le site est sécurisé. Cette méthode a ses propres contraintes, notamment l’obligation d’assurer une surveillance régulière par des puits de contrôle et l’obligation de traiter les éventuelles eaux de lixiviation. Sa pérennité dans le temps doit aussi être surveillée. Pour les confinements de long terme, Colas Environnement propose le Coletanche, une géomembrane bitumineuse armée. Elle se caractérise par une bonne résistance chimique et mécanique et une durabilité satisfaisante. Plus de 6 millions de m² ont été fabriqués et posés en 25 ans. Ecoterres de son côté profite de son expérience en aménagement de CET, pour proposer les solutions de confinement adaptées, en particulier sur sites industriels et gaziers.
Le confinement peut également être associé à des techniques de drainage permettant le traitement des polluants. Des parois drainantes profondes, utilisées en combinaison avec des parois d'étanchéité, permettent ainsi l'extraction des polluants par drainage. Une application intéressante de ces principes est la barrière perméable réactive fonctionnant sans énergie grâce au flux de la nappe. Deux configurations sont possibles :
- la barrière perméable continue où une tranchée perméable remplie d'un réactif (fer zéro ou autre) traite ou retient les polluants en laissant passer l'eau. Ce dispositif, en général économique, est adapté aux très faibles débits mais ne résout pas le problème du colmatage, inévitable tôt ou tard dans les systèmes filtrants ;
- la barrière perméable réactive à portes filtrantes. Dans ce domaine, Soletanche-Bachy, s’appuyant sur le procédé breveté du panneau-drain, propose des portes filtrantes à filtres facilement accessibles et donc renouvelables ; ceci permet une maintenance aisée à mettre en place et donc la gestion du colmatage. Tous types de contaminations sont a priori traitables et ont déjà été mis en place ou sont en cours des traitements pour les HCT, métaux lourds, arsenic, … Une application particulièrement intéressante, vu la fréquence de la problématique solvants chlorés, est le procédé Keops développé conjointement par Soletanche-Bachy et Sita Remediation. Il consiste à utiliser un réducteur catalytique plus de 10 fois plus efficace que le fer zéro et utilisable dans les portes grâce à son volume réduit. Joint aux facilités de maintenance des portes filtrantes, le réactif est capable de traiter sur le long terme d'importantes contaminations par solvants chlorés et plusieurs sites sont également équipés de barrière Keops.
Stabiliser les polluants
La stabilisation est une autre méthode consistant à piéger les polluants sans les traiter. Elle consiste à associer le polluant à différents liants hydrauliques ou organiques pour en faire un matériau composite solide, peu perméable et non réactif. Cette méthode, peu onéreuse, est stable dans le temps et ne nécessite pas de suivi particulier. Elle est préconisée dans certains cas pour les métaux lourds comme Zn, Pb, Cu ou Cd.
L'expérience acquise par certaines sociétés comme Inertec, filiale de SITA FD et Soletanche Bachy, spécialisées dans le domaine du traitement des déchets dangereux, a montré que la stabilisation par liants hydrauliques est un procédé transposable au traitement des sites pollués. Inertec a traité avec ce procédé plus de 200 000 tonnes de terres en dix ans. Serpol avec Fixpol, GRS Valtech avec Safestab, proposent des techniques analogues de stabilisation physico-chimique. Sur le site industriel de France Bois Impré-
Conçus à Andrézieux Bouthéon (42), GRS Valtech a associé stabilisation et confinement. 7 500 tonnes de terres polluées par des métaux (arsenic, chrome, cuivre) ont été stabilisées avant d’être déposées dans une alvéole étanche spécialement aménagée sur le site. Par sécurité, les terres traitées placées dans l'alvéole étanche font l'objet d'une zone avec servitude.
De leur côté, Inertec/Soletanche Bachy et SITA Remediation ont réalisé un chantier pour le traitement d'une lagune de déballastage de 20 000 m³, polluée aux hydrocarbures (CCI de Brest), avec un traitement in situ (sans excavation), couplé à un confinement de l'ensemble de la zone par panneau drain.
En matière de stabilisation des polluants, Ecoterres propose la solution Metasorb. Il s'agit d'un alumino-silicate qui complexe les métaux lourds présents dans le sol et assure une stabilisation sur le long terme. Le Metasorb peut également être utilisé dans la mise en place de barrières réactives.
Au-delà de ces techniques de piégeage, l'extraction sous vide ou venting est une technique de ventilation in-situ efficace pour les hydrocarbures légers et d'une manière plus générale pour les produits volatils récupérables sous forme gazeuse.
Le venting
Largement utilisé à l'étranger, notamment aux États-Unis, le venting consiste à aspirer les polluants contenus dans un sol insaturé. On injecte dans le sol un flux d’air par l’intermédiaire d'une série de forages situés au bord de la zone à traiter, et on pompe au sein de la zone contaminée l'air chargé des gaz polluants. Ces derniers sont traités en sortie avant rejet dans l’atmosphère, par combustion ou, en cas de faible concentration, par adsorption sur charbon actif. Le succès du venting repose largement sur les caractéristiques du sol. Les zones argileuses ou très humides nécessitent la création d'une dépression importante. Inversement, les terrains sablonneux ou graveleux, plus perméables, créent une dépression plus faible et élargissent le rayon d'influence de chaque puits. Le venting ne peut pas être utilisé pour les zones situées sous la nappe phréatique car il fonctionne dans les zones insaturées. Cependant, en injectant de l’air sous pression sous la nappe (sparging), l’air injecté va chercher naturellement à remonter à la surface. Il va se charger de polluants au fur et à mesure de sa remontée vers la surface même en se déplaçant dans l'eau. Une fois arrivé en zone insaturée, il sera extrait par venting. Le venting reste limité, comme le bioventing, à des polluants volatils dans des sols homogènes. Pour améliorer la mobilisation des polluants, on peut utiliser une injection de vapeur au lieu d’air ambiant (on parle alors de “stripping à la vapeur”).
Le venting est une méthode adaptée pour le traitement d'une surface étendue, pour des grandes profondeurs, ou encore sous des bâtiments ou des surfaces inaccessibles. Elle est généralement plus chère à mettre en œuvre que le bioventing mais plus rapide. Plusieurs professionnels de la dépollution proposent le venting, comme par exemple Apinor, Pollution-Service, GRS Valtech, Arcadis, Sita remédiation, Ecoterres ou encore Serpol qui a traité avec cette technique sur 2003 plusieurs dizaines de sites de
Stations services et petits dépôts pétroliers.
Serpol est d’ailleurs la première société de dépollution agréée GEHSE, un référentiel sécurité établi par les pétroliers pour autoriser une entreprise extérieure à intervenir sur leur site. ICF Environnement exploite par ailleurs plusieurs plates-formes de venting avec des systèmes de traitement par charbon actif régénérables ou perdus. De son côté, LISEC France a conçu des unités de venting compactes, insonorisées et gérées à distance via un module d’interface et un GSM, permettant un suivi en temps réel du traitement.
Mais comme le traitement biologique, le venting nécessite du temps et de l’espace, qui manquent parfois dans les opérations de dépollution. La société Brézillon a donc mis au point une unité de traitement de sol appelée Terrastrip®, par ventilation forcée, qui permet de traiter les sols à des cadences élevées et à des prix très compétitifs. Il s'agit d'un procédé d’extraction en phase vapeur et à basse température des polluants volatils. Le matériau à traiter est introduit dans une chambre à l'intérieur de laquelle il est brassé à très haute énergie sous un flux d’air de forte intensité à contre-courant. Les polluants sont transférés du matériau dans l’air, qui est épuré avant rejet. Le matériau dépollué est ensuite évacué de la chambre.
L’extraction sous vide
L'extraction sous vide consiste à aspirer les polluants contenus dans un sol insaturé ou saturé (on utilise alors l'expression d’extraction sous vide double phase, ou même triple phase en présence de deux phases liquides : une nappe polluée par des polluants dissous, plus une phase de polluants purs). À la différence du venting évoqué plus haut, on crée au sein de la zone contaminée une forte dépression à l'aide de pompes à vide et on volatilise efficacement les polluants que l'on extrait par le biais de puits d’extraction. Ces derniers sont traités en sortie avant rejet. L'extraction sous vide est bien adaptée pour des polluants organiques peu volatils ou des sols saturés peu perméables. C'est donc une technique qui prolonge le venting dans les cas difficiles ou qui en accélère les délais. Pour un objectif de dépollution fixé, elle se situe dans les mêmes ordres de prix. GRS Valtech, Arcadis et Sita rémédiation proposent cette solution, tout comme Pollution Service qui a probablement le plus contribué à développer cette technique en France, notamment sur des pollutions par solvants chlorés (on peut citer notamment un chantier en cours d’une centaine de puits à Beaucaire). Après leur extraction, Ecoterres privilégie la destruction des polluants par oxydation catalytique. Cette voie d’élimination constitue une alternative avantageuse à l’absorption sur charbon actif, en particulier d'un point de vue logistique et financier.
Un autre procédé d’ordre physique applicable sur le site est le lavage des sols.
Le lavage haute pression
Le lavage à haute pression consiste à laver les sols excavés dans une chambre à injection d'eau sous une pression de une à plusieurs centaines de bar. La terre est éclatée et les substances toxiques partent avec l'eau et l'air du process. L'eau est ensuite dépolluée.
Un nouveau procédé pour le traitement des nappes polluées au trichloréthylène
SITA Remediation a développé une technologie innovante de traitement de nappes phréatiques contaminées par des solvants chlorés : l'oxydation in situ. Les solvants chlorés, largement utilisés dans l'industrie, sont à l'origine de nombreuses pollutions de nappes phréatiques. Les propriétés physico-chimiques des solvants chlorés rendent leur traitement par des techniques classiques long, complexe et coûteux. Pour faire face au déficit d'efficacité de ces techniques, de nouvelles technologies, spécifiques à cette problématique, doivent être développées.
Plus dense que l'eau, le solvant pénètre par gravité dans la nappe phréatique jusqu’à une couche imperméable où il prend la forme de poches de produit pur. Selon la géologie du sol, le polluant peut prendre place à divers niveaux de l'aquifère, sa localisation demande donc de solides connaissances en hydrologie et géologie.
Dans le cadre d'un chantier basé dans l'est de la France, SITA Remediation a installé, à échelle industrielle, cette technique innovante qui permet de traiter du trichloréthylène en forte concentration dans l'eau de la nappe. Le procédé de réhabilitation comporte trois étapes :
- Les eaux fortement contaminées sont pompées par l'intermédiaire d'un réseau dense d'aiguilles d'extraction. Ces ouvrages permettent également un contrôle précis de la qualité de la nappe et de l'avancement du traitement.
- Les eaux fortement polluées extraites du sol sont ensuite traitées dans une unité d'oxydation photocatalytique qui est un procédé développé par SITA Remediation, spécifiquement pour les problématiques solvants chlorés.
- Les eaux traitées sont ensuite enrichies d'un réactif oxydant avant d’être réinjectées dans le sol via un réseau dense d'aiguilles d'injection : c'est l'oxydation in situ de la pollution. Cette innovation est plus rapide et moins coûteuse pour les industriels tout en gardant les garanties SITA Remediation en termes de résultats, de sécurité et de contrôle des opérations délicates.
Dans une station d'épuration et l'air fait l'objet de traitements classiques. La terre est alors triée suivant la granulométrie et la densité, on sépare ainsi de la terre les particules fines où sont généralement concentrés les polluants. Libérée de ces particules fines qui sont mises en décharge ou retraitées, la terre est replacée sur le site. Les limites du procédé sont la teneur en fines du sol à traiter. Le traitement par lavage physico-chimique peut se dérouler en centre fixe ou sur site. Ecoterres dispose par exemple d'une unité de traitement en centre fixe ainsi que des installations de traitement mobiles et modulables en fonction du type de pollution, de la nature du sol à traiter et des objectifs de traitement.
De son côté, LISEC France a réalisé des opérations de lavage par des surfactants formulés en fonction du type de polluant. Les polluants piégés par la solution, sont ainsi concentrés dans la phase liquide d’extraction, celle-ci étant ultérieurement gérée vers la filière de destruction adaptée.
Les traitements thermiques
Sur site, il est également possible de mettre en œuvre des traitements thermiques. La désorption thermique est bien adaptée aux hydrocarbures lourds (fioul lourd, goudrons, HAP) et légers (benzène, toluène, xylène) ainsi qu’aux polluants organochlorés (pesticides). Les matières contaminées extraites du sol sont chauffées à une température variant entre 300 et 500 °C, pour volatiliser l'eau et les contaminants organiques. Ces températures facilitent l’enlèvement des composés moins volatils. Les températures de fonctionnement et le temps de séjour sont réglés de façon à ce que les contaminants choisis passent en phase gazeuse par des mécanismes qui combinent l’évaporation, le craquage et la combustion incomplète. Les composés volatils sont ensuite extraits des gaz atmosphériques au moyen de filtres d’adsorption au carbone ou traités par une chaîne classique de combustion-filtrage-lavage de fumées. Le procédé ne génère ni odeur, ni déchet. D'un prix souvent inférieur au coût de l’incinération ou de la mise en décharge, ce procédé utilise une température suffisamment élevée pour désorber jusqu'à une teneur résiduelle inférieure à 100 mg/kg, mais assez basse (< 500 °C) pour ne pas détruire les terres à dépolluer. Ainsi, la terre dépolluée peut le plus souvent retourner au milieu naturel. Il est adapté aux polluants organiques, même chlorés. À Amponville par exemple, Colas Environnement a utilisé ce procédé pour traiter des sables et grès pollués à 30 m de profondeur par des chlorophénols résultant de la production d’herbicides à des concentrations de 100 à 6 000 mg/kg. 15 000 tonnes ont été traitées en 50 jours à raison de 13 tonnes à l'heure, 24 heures sur 24, 5 jours sur 7. Les niveaux résiduels obtenus avoisinaient les 100 mg/kg avec une moyenne de 29 mg/kg.
Sur site, ce procédé est mis en œuvre par le biais d’unités mobiles, que proposent par exemple Colas Environnement, GRS Valtech, Deep Green, ou encore SITA Remediation avec Mobitherm. ICF Environnement propose un équipement de désorption thermique avec traitement des gaz d'émission d'une capacité de 10 t/h et mobilisable rapidement. De son côté, GRS Valtech s’est équipé d’une unité de désorption thermique semi-mobile permettant de chauffer les terres polluées afin de volatiliser les polluants qui sont ensuite oxydés dans un deuxième four à 1 000 °C. Des cyclones et des filtres permettent un rejet d’air contrôlé. Deep Green dispose certainement de la force de frappe la plus imposante sur le marché français de la désorption thermique. Cette société dispose de trois unités de traitement mobiles (10 à 35 tonnes/heure) et d'un centre de regroupement et de traitement par désorption à Sotteville-Lès-Rouen (100 000 tonnes/an). En 2003, elle a notamment traité, sur site, 8 000 tonnes de terres souillées aux HAP dans le cadre de la réhabilitation du site Arcelor à Homécourt, en ramenant les concentrations en polluants de 9 000 mg/kg avant traitement à des niveaux inférieurs à 10 mg/kg. Deep Green a également acheminé et traité sur son site de Sotteville-Lès-Rouen 15 000 tonnes de terres contaminées aux HAP dans le cadre de la dépollution de l’ancienne cokerie de Char-
Charbonnages de France à Gosnay. La technologie de Deep Green permet le traitement des pollutions lourdes et des composés plus volatils : fiouls lourds, HAP, HCT, BTEX mais aussi composés chlorés et cyanures. La technique est peu onéreuse et rapide. La traçabilité des sols avant, pendant et après traitement est assurée. Les terres peuvent être revalorisées. Mais le principal avantage de la technique reste le niveau de décontamination atteint, permettant de libérer le client de sa responsabilité environnementale à long terme.
Hors-sites, toujours en matière de traitement thermique, on citera également l'incinération (entre 350 et 700 € la tonne), une méthode simple mais qui coûte cher en énergie. Elle consiste à utiliser la haute ou très haute température pour détruire les produits polluants, qui sont convertis en gaz carbonique et en vapeur d'eau plus d'autres résidus de combustion. C'est l'incinération, la gazéification ou la pyrolyse à haute température.
La vitrification est un autre processus par lequel la terre contaminée et les boues extraites du sol sont fondues à haute température afin de former un résidu vitreux possédant des caractéristiques de lixiviation très faibles. Les composés inorganiques non volatils sont encapsulés et immobilisés dans le résidu.
Les procédés chimiques
Les procédés chimiques peuvent également être proposés pour détruire, extraire ou neutraliser un ou plusieurs polluants. In situ, en dehors des barrières réactives citées plus haut, on citera l'oxydation, une méthode surtout utilisée pour des produits organiques, peu volatils et qui ne sont pas biodégradables (solvants chlorés, pesticides). Les agents réducteurs et oxydants couramment utilisés sont l'ozone, le peroxyde d'hydrogène, les hypochlorites, le chlore et le dioxyde de chlore.
Avec l’oxydation, l’objectif est de générer par réaction chimique des produits moins toxiques ou encore de concentrer les polluants pour les extraire plus facilement. Les quantités de réactifs utilisées doivent être soigneusement dosées : insuffisamment dosées, la dépollution sera incomplète, excessivement dosées il restera des réactifs dans le sol. Il faut aussi bien connaître le sol et les réactifs employés pour être capable de maîtriser les éventuelles réactions secondaires qui peuvent conduire à la formation d'autres polluants, ou encore à une dégradation des qualités du sol.
Les deux oxydants les plus utilisés pour l'oxydation in situ sont le réactif de Fenton et le permanganate. Arcadis introduit en France des techniques de stabilisation des métaux et de dégradation accélérée des solvants par création de zones réductrices in situ, par ajout de produits apporteurs d'électrons tels que la mélasse, utilisées sur une centaine de sites aux États-Unis. D’une manière générale, ces procédés présentent le gros avantage de détruire rapidement et efficacement les polluants.
Hors sites, on citera le lavage par solvant. Solvis® est un procédé de dépollution des sols permettant d'extraire les polluants grâce à la mise en œuvre de procédés physico-chimiques en milieu solvant. Cette technique s’applique aux terres polluées par des composants organiques non biodégradables, dont les organochlorés et les PCB. L'extraction liquide/solide est réalisée grâce à la circulation à contre-courant du solvant. Dans des cas de pollutions complexes, l'utilisation successive de plusieurs réactifs permet d'éradiquer l'ensemble de la pollution organique. La partie résiduelle du traitement est ensuite acheminée vers un centre d’incinération. Sita FD, détenteur d'un brevet européen sur le procédé, dispose d'une unité industrielle semi-mobile Solvis® sur sa plateforme multimodale de Jeandelaincourt (54). En cas de besoin, elle peut être mise en œuvre sur chantier (comme dans le cas du traitement des terres polluées du site de Sermaise).
C’est aussi par un procédé de lavage à l’échelle industrielle que Brézillon a traité, à une cadence de 1.000 tonnes par jour, les 272.000 tonnes de sables pollués par la catastrophe de l’Erika.
