De nombreuses friches industrielles s'avèrent polluées par des contaminations organiques. Il s'agit souvent de solvants chlorés ou d'hydrocarbures, simples comme les BTEX ou plus complexes comme les HAP. Pour un certain nombre de ces composés, la propagation dans le milieu peut être rapide et le transfert à la nappe peut entraîner des risques importants pour la santé et l'environnement. Il faut alors intervenir sur ces sites pour limiter les risques.
Près de 75 % des sites pollués sont le fait de composés organiques tels que les solvants chlorés ou des hydrocarbures. Les solvants chlorés, aussi appelés organochlorés, sont des produits chimiques très utilisés dans l'industrie aussi bien pour le nettoyage que pour l'extraction et la séparation de certains produits. Ils sont aussi employés comme réfrigérants (chlorofluorocarbone ou CFC). Il s'agit principalement du chlorure de méthylène, du trichloréthylène et du perchloréthylène (PCE). Leur présence dans les anciens sites industriels constitue un risque important pour les sols comme pour les nappes phréatiques en raison de leur mobilité et leur toxicité. Après percolation dans les sols, ils contaminent durablement les eaux souterraines et se déposent souvent dans les parties basses des nappes. Quant aux hydrocarbures, ils sont partout présents au sein des process industriels. Il peut s'agir d'hydrocarbures simples comme les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène, xylène) ou plus complexes comme les HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques). Le risque de pollution des nappes dépend de nombreux facteurs, en particulier de leur masse molaire, leur
tension de vapeur, leur viscosité et leur solubilité dans l'eau sans oublier la perméabilité des terrains traversés. Les HAP comme le pyrène sont peu solubles. Par contre les BTEX sont hydrosolubles. Pour ceux-ci comme pour les solvants chlorés, la propagation dans les sols peut donc être rapide et le transfert vers la nappe peut entraîner des dispersions très importantes. Et ces produits, faiblement biodégradables, peuvent polluer d'importants volumes d'eau, même à dose infinitésimale. Il faut alors intervenir rapidement sur ces sites pour limiter les risques de diffusion et réduire les risques en dépolluant les terres et la nappe.
Mais ce type d’opération n’est pas qu'une affaire de travaux. Car, avant d’être traitée, une pollution doit être caractérisée. La réalisation de diagnostics détaillés, dont la qualité influencera de manière drastique le coût des traitements ultérieurs, fait de plus en plus appel à des techniques d'investigations souterraines sophistiquées de diagraphies 3-D en temps réels (M.I.P.), couplées aux méthodes d'échantillonnage telles que développées par la société Geoprobe, qui fait figure de référence en la matière. La définition d’objectifs précis de dépollution permettra de ne pas s’engager dans des travaux inappropriés et de choisir au cas par cas la ou les filières les plus adaptées.
Sita réhabilite le site Metaleurop Nord de Noyelles-Godault
En reprenant le site de Metaleurop le 13 novembre 2003, Sita s'est engagée à démanteler et traiter le site puis à relancer l'activité économique en créant 190 emplois.
Un engagement à tenir avant la fin 2006.
Ils étaient deux à postuler pour la reprise du site de Metaleurop de Noyelles-Godault dans le Pas-de-Calais. Et c'est Sita, filiale du groupe Suez, qui a remporté l'affaire devant Shanks. Sita Agora, créée pour l'occasion, est maintenant propriétaire du site. L'entreprise doit le remettre en état et mener à bien son redéploiement économique d’ici la fin de l'année 2006. Un challenge, lorsque l'on sait que l'usine rejetait depuis plus d'un siècle, plomb, cadmium et zinc, contaminant tout l'environnement alentours.
Depuis la reprise, l'entreprise s'est lancée dans une étude détaillée des risques présents. Elle a d’abord réalisé un inventaire des risques et dressé les mesures de traitement qui les accompagnent. Ces données, compilées à l'étude de pollution du canal et aux données de surveillance de la nappe phréatique faites par Antéa depuis plusieurs années, ont permis de réaliser un bilan détaillé du site. À la suite de cette étude, le traitement du site se déroule en trois phases.
La mise en sécurité
D’abord, la mise en sécurité du site qui s'est déroulée au premier semestre 2004. Il s'agit d’assurer la sécurité des personnes travaillant sur le site, en réactivant la cellule médicale permettant de suivre le personnel au quotidien, mais aussi d'empêcher les intrusions de personnes extérieures en assurant un gardiennage permanent des 50 ha. « La station d’épuration et l'unité de pompage ont également été remises en service pour protéger la nappe phréatique », affirme François Grux, directeur général de Sita Agora. Ce travail a été mené par la SCOP ACE et Sita Agora. Il s’agit de pomper la nappe à un débit de 100 m³/h afin de confiner la pollution à l'arsenic dans le périmètre du site. L'eau pompée est ensuite traitée dans la station d’épuration avant d’être rejetée dans le canal qui borde l'usine. Pour contrôler la non-contamination de la nappe, le réseau de mesure a été étoffé de trois piézomètres.
Le traitement et la dépollution
Les opérations de dépollution et de traitement sont menées sur 18 mois et devraient être achevées pour la fin 2005. Le site ayant été arrêté à chaud, de nombreux équipements sont encore en charge et contiennent des produits dangereux. Ils doivent être démontés avec précaution. Avant toute intervention, les équipements sont répertoriés, identifiés et géoréférencés, puis nettoyés par aspiration et lavage avant d’être démontés. Les bâtiments vidés sont eux aussi aspirés et lavés avant d’être démontés.
Compte tenu du risque amiante (le site contient plus de 82 500 m² d’amiante ciment) et de la présence de plomb, Sita stocke les résidus d'amiante et la poussière de plomb stabilisés dans une alvéole de confinement conçue sur le site pour stocker 5 millions de m³. Ce travail est réalisé par Sita FD.
De plus, pour éviter tout risque de pollution par transport éolien des poussières de plomb, les 40 ha du site seront recouverts d'un enrobé. « Cette opération nous évite de recouvrir les 40 ha de 50 cm de terre pour éviter l'envol des poussières », souligne François Grux. Seul le sol sous les cuves de stockage de produits chimiques devrait être remplacé.
Le redéploiement
Dès 2006, les 40 ha du site devraient retrouver une activité économique par la création d'une zone d’éco-industries et la création de 190 emplois.
Pour Sita, le coût de l'opération devrait s'équilibrer. « La dépollution et le démantèlement nous coûteront entre 22 et 26 millions », explique François Grux, « nous avons reçu 7,5 millions d'€ de subventions de l'État, 5 millions d'€ au titre de la création d’emplois, le reste étant à la charge de Sita qui récupère encore de 4 à 5 millions d'€ sur la revente de la ferraille et les petits matériels de process qui peuvent être vendus. Le reste représente le prix du terrain que nous avons racheté pour un euro symbolique ».
Marie-Odile Mitzier, Technoscope
Le traitement des sites pollués fait appel à un grand nombre de techniques différentes.
Le choix de l'une ou de l'autre dépend de nombreux critères : la nature et la quantité de polluants identifiés, la nature des sols concernés, la localisation géographique, l'affectation ultérieure du site et le budget disponible. Il n'existe pas de technique universelle utilisable en toutes circonstances. Une technique qui s'est révélée efficace ici peut s'avérer inefficace là. Et la solution la plus adaptée est souvent le résultat d'une combinaison de plusieurs techniques. Utilisées en complément les unes des autres, elles permettront d’atteindre le taux de dépollution souhaité et de respecter les délais et le budget imparti à l’opération.
Depuis quelques années, le traitement des pollutions organiques tend à prendre en compte les processus naturels de dégradation. Ces techniques font appel à la biodégradation via des micro-organismes ou des plantes qui sont introduites pour détruire, modifier ou extraire les polluants d’un environnement donné. Pour fonctionner efficacement, elles nécessitent la réunion de conditions bien particulières.
Les procédés biologiques : efficaces dans des conditions bien particulières
Appliquées in situ, elles consisteront à dépolluer le sol en place. Le bioventing est fréquemment utilisé pour dépolluer la zone du sol non saturée et contaminée en produits volatils. Le traitement consiste à favoriser la dégradation biologique des polluants par oxygénation. Cette technique est particulièrement efficace sur les polluants volatils résiduels dès lors que le sol traité
est à la fois perméable et homogène. Les résultats obtenus, en termes de rendement, avoisinent fréquemment les 90 % notamment pour les hydrocarbures. Beaucoup de professionnels proposent cette technique. Ecoterres, Arcadis, Apinor, Biogénie, Idra Environnement, Ikos Environnement, Sita Remédiation, GRS Valtech, Pollution Service ou Brézillon disposent par exemple de nombreuses références dans ce domaine.
Cette technique peut aussi être mise en œuvre sur-site. Le sol sera dépollué sur place, mais après excavation. Le traitement se fait alors en andains, en landfarming, ou en biotertres. Brézillon, Ecoterres, Serpol, ICF Environnement, Ikos, Pollution Service ou encore GRS Valtech proposent des solutions éprouvées dans ce domaine. À Gosnay, sur le site Charbonnage de France, SITA Remédiation a traité 25 000 tonnes de terres polluées aux HAP. Le traitement en biotertre a permis de passer de concentration moyenne de HAP de 1 300 mg/kg à 80 mg/kg. Le procédé Biopile consiste à déposer les terres polluées sur un réseau de tuyaux d’aération puis à biodégrader les polluants à l’aide d’amendements développés spécifiquement en fonction des polluants présents. Les produits volatils transportés par l’air sont traités, par exemple biodégradés au niveau d’un biofiltre, alors que les produits les plus lourds sont biodégradés directement dans la Biopile. Spécialiste du procédé, Biogénie 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 a permis de traiter 12 000 tonnes de terres polluées par des HAP. Cinquante semaines de traitement ont permis de faire passer les concentrations en HAP de 5 000 à 500 mg/kg. Autre exemple, Ortec GSI a procédé pour le compte de l’EPA de La Défense à la dépollution sur site de 100 000 tonnes de terres polluées par des HCT et des HAP. Après prétraitement, les terres ont été montées en biopiles dans des alvéoles de traitement étanches, incluant un réseau de récupération des lixiviats et un réseau de ventilation placé au cœur du matériau à traiter. Les
Combiner plusieurs techniques pour optimiser les coûts
Ecoterres travaille actuellement sur un site industriel pharmaceutique de 240 000 m², encore en activité, dont les sols et la nappe sont contaminés par plusieurs polluants tels que des BTEX (5 ppm), des COV ou du méthylisobutylcétone (1,7 g/l). Du fait des caractéristiques géologiques hétérogènes du site, de la présence de deux nappes superposées, de nombreux bâtiments et routes, plusieurs années ont été nécessaires pour concevoir un projet définitif de remédiation du site. Différentes techniques ont d’ailleurs été testées, parmi lesquelles le « Soil Vapour Extraction », le « Soil Flushing », le « Soil Sparging », l’atténuation naturelle et le « Pump and Treat ». Ces essais ont permis de choisir les techniques à mettre en œuvre et de valider un plan global de remédiation, actuellement en cours de réalisation.
La première étape a consisté à excaver 15 réservoirs de stockage souterrains jusqu’au niveau de la nappe. Les réservoirs ont été extraits et les terres polluées ont été traitées par bioremédiation ex-situ. La présence d’une installation de récupération des solvants située à proximité des réservoirs a conduit à classer le site en zone 1, c’est-à-dire en zone contenant des vapeurs inflammables/explosives. Il a donc fallu, au cours des travaux d’excavation, réduire les risques d’explosion au strict minimum.
Pour traiter la nappe, deux techniques ont été mises en œuvre. La technique du « Pump and Treat », associée à un confinement hydraulique, a été appliquée dans la partie la plus polluée de la nappe. Elle a permis de récupérer les polluants dans les noyaux de pollution les plus denses. La technique de « Sparging » a été mise en œuvre en aval, via une double barrière de puits d’injection, pour traiter l’eau de la nappe quittant la zone de « Pump and Treat ».
102 puits d’extraction ont été installés, la moitié dans la nappe supérieure et la moitié dans la nappe inférieure. Les eaux se trouvant dans la nappe supérieure sont pompées à l’aide de pompes à vide, tous les équipements étant antidéflagrants. Les eaux se trouvant dans la nappe inférieure de la nappe sont pompées par utilisation de pompes immergées en puits profonds. Des pompes pneumatiques spéciales ont été utilisées dans les zones soumises au risque d’explosion. Le système de traitement de l’eau mis en place comprend deux unités : l’une fait appel à un traitement biologique, l’autre à une colonne de stripage.
La zone réactive, située juste en aval du point de pollution maximal, est constituée d’une double rangée de 38 puits d’injection d’air. L’air injecté traverse la nappe et stimule la biodégradation aérobie du MIBC. Les COV qui se déplacent vers l’aval sont épuisés, tandis que les composés les plus dangereux (chlorure de vinyle) sont oxydés dans la zone non saturée. L’unité de sparging est constituée d’un compresseur relié à tous les puits d’injection. Grâce à un système de vannes, l’air est injecté successivement dans chaque puits. Dans le panache situé en aval de la zone réactive, la concentration des polluants est suivie par échantillonnage des puits dans les deux nappes. Les résultats permettent de suivre les processus de l’atténuation naturelle. Quinze groupes de deux puits sont installés à cette fin.
« Ce chantier, explique Thierry Minguet, directeur de projets chez Ecoterres, illustre bien l’intérêt et la nécessité de combiner plusieurs techniques pour faire face aux différents polluants et à leurs différentes situations au sein des nappes, tout en optimisant les coûts. » Le chantier doit durer trois ans, jusqu’à l’atteinte des objectifs de remédiation.
Le procédé Terrastrip® : éliminer les polluants volatils par extraction en phase vapeur
Brézillon est intervenu en région parisienne sur le site d’une ancienne industrie spécialisée dans le reconditionnement de produits chimiques. La pollution par des polluants organiques volatils ou semi-volatils (BTEX, COHV) s’étendait sur une superficie de 10 000 m² et impactait à la fois les sols et la nappe sous-jacente. Les sols étaient pollués sur 2 à 4 m de profondeur et la nappe jusqu’au substratum à 15 m de profondeur. La pollution a été traitée in situ par une méthode couplée de venting/sparging à laquelle ont été associés un pré-traitement des sols rendu nécessaire par leur caractère argileux et un pompage-traitement de la nappe imposé par la présence d’une phase libre flottante. Le traitement des sols, effectué par le procédé Terrastrip, a consisté à abattre les très fortes teneurs en polluants tout en améliorant la perméabilité des sols rendus propres au traitement par venting. Les objectifs fixés de 1 000 ppm en HCT ont été atteints dans un délai de 12 mois.
Lorsque le temps ou la place manque, il peut être intéressant de traiter hors-site. L’acceptation et la prise en charge sont rapides et le transfert de responsabilité immédiat. Cette flexibilité, qui se paie, permet de libérer rapidement les terrains. Il faut alors excaver les terres et les transporter vers un centre de dépollution. Le biocentre de Biogénie a été le premier à ouvrir en Île-de-France, à Écharcon (91). Depuis 1999, il a permis de traiter environ 300 000 t de terres polluées par des hydrocarbures légers et lourds, des PCB, des HAP. Certaines compagnies pétrolières ont fréquemment recours au biocentre pour réhabiliter leurs stations-services. Les centres de GRS Valtech assurent également un traitement biologique de terres polluées par des composés organiques sur des plate-formes autorisées et agréées. Ecoterres propose aussi un traitement biologique dans son centre GRC-Kallo. Ce centre, qui recycle chaque année 120 000 t de terres polluées, propose également le lavage physico-chimique des terres polluées (concentrations élevées en hydrocarbures et moyennes en HAP). De son côté, Ikos Environnement exploite trois biocentres dont les terres dépolluées sont valorisées en réhabilitation contrôlée de site (espace vert à vocation de promenade).
Les procédés physiques : les plus répandus actuellement
Le principe est ici de jouer sur les paramètres physiques pour détruire, extraire ou isoler les polluants. Ce sont les procédés les plus répandus actuellement. Peu coûteux, les traitements in situ permettent de traiter de grands volumes de sols. Ils ont aussi pour avantage de pouvoir être appliqués sur des sites encore en activité. 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. Les terres polluées, laissées sur le site, sont isolées par un système de barrière étanche (géomembrane, paroi moulée, injection de liants hydrauliques, couverture imperméable…) pour empêcher toute migration des polluants. La pollution n’est pas traitée mais le site est sécurisé.
Le confinement peut aussi être associé à des techniques de drainage qui permettront de traiter les polluants. Des parois drainantes combinées avec des parois d’étanchéité permettent ainsi l’extraction des polluants par drainage. La barrière perméable réactive est une application concrète de ce principe. Deux configurations existent.
- • 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, économique, est adapté aux faibles débits mais il n’évite pas les problèmes de colmatage, inévitables tôt ou tard avec les systèmes filtrants.
- • La barrière perméable réactive à portes filtrantes, proposée et réalisée par Soletanche-Bachy, se compose de portes à filtres accessibles et donc renouvelables ; en permettant la maintenance, le colmatage est évité.
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 remplacer le fer zéro par un réducteur catalytique dix fois plus efficace et utilisable dans les portes grâce à son volume réduit.
Le confinement peut être associé à des techniques de drainage permettant de traiter les polluants. Des parois drainantes combinées avec des parois d'étanchéité permettent ainsi l'extraction des polluants par drainage. La barrière perméable réactive est une application concrète de ce principe.
Le matériau réactif devient ainsi capable de traiter sur le long terme d'importantes contaminations par solvants chlorés. Aujourd’hui, plusieurs sites sont équipés de barrières Keops®. 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 couplé à un confinement de l'ensemble de la zone par panneau drain.
Au-delà de ces techniques de piégeage, l’extraction des vapeurs du sol, aussi appelée venting, est une technique de ventilation efficace pour les hydrocarbures légers et pour les produits volatils récupérables sous forme gazeuse. Elle 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 et on pompe l'air chargé des gaz polluants. Ces gaz sont traités avant rejet par combustion ou, en cas de faible concentration, par adsorption sur charbon actif. Le succès du venting repose sur les caractéristiques du sol, qui doit être homogène, et la nature des polluants, qui doivent être volatils. Plusieurs prestataires parmi lesquels ATI Services, Idra Environnement, Ikos Environnement, Pollution-Service, GRS Valtech ou Ecoterres proposent le venting. Serpol, premier prestataire agréé GEHSE, un référentiel sécurité établi par les pétroliers pour autoriser une entreprise extérieure à intervenir sur leur site, a traité en 2004, avec cette technique, plusieurs dizaines de stations-service et petits dépôts pétroliers. ICF Environnement exploite par ailleurs plusieurs plates-formes de venting avec des systèmes de traitement par charbon actif.
L’extraction sous vide : une technique à part entière
Pollution Service a réhabilité un site d’une superficie de 5 000 m² touché par une pollution des sols et de la nappe de type solvants chlorés (COHV à des centaines de mg/l) associés ponctuellement à des hydrocarbures. La nappe se situe à 5 m de profondeur. La majorité de la surface polluée se situe sous un bâtiment en phase de réhabilitation. La mise en place d'un traitement in situ était donc nécessaire.
Le bâtiment est désormais en service. En attendant la fin de la dépollution, la migration verticale des gaz du sol vers le bâtiment est maîtrisée par la mise en place d’une géomembrane associée à un système de récupération des gaz (système de drains sous le bâtiment). Compte tenu de l'inaccessibilité des puits après les travaux et des caractéristiques géologiques, la technique de dépollution choisie est l'extraction sous vide.
L'extraction sous vide consiste à créer une forte dépression dans les sols à l'aide de pompes à vide. Les polluants sont ainsi aspirés dans la zone saturée et non saturée. Cette extraction s'effectue à l'aide d'un réseau de 31 puits disposés en grande majorité sous le bâtiment entre 9 et 13 m de profondeur. La faible perméabilité de la nappe permet son rabattement et l'aspiration des polluants dans la zone non saturée et la zone saturée, dénoyée par le système d'extraction sous vide. Le polluant est capté sous forme dissoute dans l'eau à un débit de 2 m³/h et sous forme gazeuse à 1 000 m³/h.
La filtration de l'air, plus économique que la filtration de l'eau, offre l'avantage de traiter la nappe avec un débit d'eau réduit. Une grande partie des polluants dissous dans l'eau passe sous forme gazeuse d'une part dans le sol et, également, dans le réseau d'aspiration. En effet, l'eau est « strippée » dans ce réseau. Les polluants extraits sont ensuite filtrés sur des charbons actifs pour l'air ainsi que pour l'eau.
À l'eau aspirée par l'extraction sous vide (2 m³/h) s'ajoute celle captée par la barrière hydraulique de 11 puits (14 m³/h) située à l'aval de l'écoulement de la nappe, qui permet d’éviter la migration de la pollution.
L'unité est pilotée à distance. Une télégestion permet la visualisation de nombreux paramètres (débits et concentrations des polluants). Ce système garantit l'efficacité, un taux de fonctionnement de 98 % et le respect des seuils de rejet dans l'air. En sept mois de fonctionnement, le traitement a permis de diminuer de plus de 50 % les concentrations dans les puits de contrôle.
Confinement hydraulique :
une solution qui permet de réduire les coûts
SITA Remediation a conçu une nouvelle solution de traitement de sols pollués à la créosote sur la base d’un drainage hydraulique avec valorisation des eaux polluées. Ce procédé, basé sur un système de tranchées drainantes, repose sur le phénomène d’atténuation naturelle afin de réduire la masse, la toxicité, la mobilité et la concentration des polluants dans les eaux et les sols. Il a été mis en œuvre dans l’Orne, sur le site d’un ancien atelier de créosotage de traverses de chemin de fer. À la fermeture de l’usine, un diagnostic a révélé des traces de pollution à la créosote dans les sols et dans la nappe phréatique. Une mise en sécurité du site a donc été ordonnée par l’administration pour sa future reconversion en site à usage industriel.
Deux zones contaminées correspondant, l’une au traitement, l’autre au stockage des traverses traitées ont été identifiées, formant une surface globale de 5 ha. À l’aide d’une trancheuse, un drain a été posé à 5 m de profondeur pour ceinturer le site sur 1,5 km. Douze éperons drainants ont ensuite été ajoutés au cœur de la zone polluée pour augmenter le drainage des eaux. Le drain et les éperons captent ainsi toutes les eaux de pluie infiltrées. Ces eaux sont collectées dans un poste de relevage et pompées vers une unité de traitement où la phase lourde et la phase surnageante du polluant sont traitées sur filtre à charbon. Une partie des eaux est rejetée en milieu naturel et une autre partie est réinjectée vers un réseau d’aspersion enterré. Ce réseau permet la valorisation des eaux en les réintégrant dans un circuit interne qui contribue au drainage du sol quand l’infiltration naturelle n’est pas suffisante.
Pour garantir la protection des futurs travailleurs, 9 piézomètres de contrôle ont été installés et la zone va être entièrement recouverte d’un remblai de 30 cm. Les travaux qui ont débuté en mai 2004 ont mobilisé une équipe de 10 personnes en moyenne et se sont achevés en janvier 2005. Ce nouveau procédé de confinement hydraulique évite ainsi le coffrage de la zone polluée au profit d’un drainage permettant la décontamination du site au cours des 10 prochaines années.
Bon 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. Brézillon, pour s’adapter aux contraintes de ses clients (espace disponible, délais) a mis au point le procédé Terrastrip®, une unité de traitement par ventilation forcée qui permet de traiter les sols à des cadences élevées et à des prix compétitifs.
Sur site, il est également possible de mettre en œuvre des traitements thermiques. Ils prennent actuellement une dimension importante sur le marché français.
Les traitements thermiques :
une dimension importante sur le marché français
La désorption thermique est adaptée aux hydrocarbures lourds et légers. 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. Les températures de fonctionnement et le temps de séjour sont réglés de façon à ce que les contaminants 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. Le procédé ne génère ni odeur, ni déchet. Sa température est suffisamment élevée pour désorber jusqu’à une teneur résiduelle inférieure à 10 mg/kg, mais assez basse pour ne pas détruire les terres à dépolluer qui peuvent donc retourner au milieu naturel. Il est adapté aux polluants organiques, même chlorés. Sur-site, ce procédé est mis en œuvre par le biais d’unités mobiles, dont disposent par exemple Colas Environnement Recyclage ou GRS Valtech.
ICF Environnement propose un équipement de désorption thermique avec traitement des gaz d’émission d’une capacité de 10 t/h. 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. GRS Valtech a par ailleurs ouvert le 1ᵉʳ janvier 2005, en périphérie de Lyon, le premier centre de traitement des terres par désorption thermique.
De son côté, Deep Green dispose de trois unités de traitement mobiles (10 à 35 tonnes/heure). Un centre de regroupement et de traitement par désorption doit ouvrir à Sotteville-Lès-Rouen au mois de mai 2005 (150 000 tonnes/an). En 2004, Deep Green a traité 47 000 tonnes de terres contaminées aux HAP, HCT et cyanures sur le site de l’ancien crassier de Neuves-Maisons (54) pour le compte de Bail Industries (Arcelor). Les concentrations en polluants, de l’ordre de 10 000 mg/kg MS, ont été ramenées à 30 ppm pour les HAP, et 100 ppm pour les HCT.
Deep Green a par ailleurs présenté, au salon Pollutec 2004, le procédé Thermopile, dernier né des procédés de désorption thermique. Cette technique innovante de décontamination statique, en conteneur ou en andain, s’applique particulièrement bien aux terres présentant de fortes concentrations en polluants organiques.
Associer confinement hydraulique, venting et sparging
Ce site industriel, réhabilité par Pollution Service, est touché par une pollution des sols sur 30 mètres de profondeur et de la nappe. La pollution s’étend en nappe sur une surface d'environ 3 000 m² dont certaines concentrations en solvants chlorés (COHV) atteignent des dizaines de mg/l. Le site, occupé par une installation classée de type Seveso, est toujours en activité. La présence d'un captage AEP à l'aval hydraulique rend le contexte encore plus sensible.
Une barrière hydraulique, composée de trois puits, permet de confiner la pollution sur le site. Un pompage de 10 m³/h dans chaque puits est effectué et les eaux sont traitées par stripping avant rejet dans un bassin d’infiltration.
Les principales sources présentes dans les sols et la nappe sont traitées par sparging et par venting. Le sparging consiste en l'injection d’air dans deux puits de 45 m de profondeur à un débit de 70 m³/h et une pression de 4,3 bar. Le venting consiste à aspirer les gaz du sol ainsi que l’air injecté par sparging et qui s'est chargé de polluants sous forme gazeuse. L'extraction des vapeurs dans les sols par venting s'effectue par l'intermédiaire de sept puits de 25 m de profondeur. Le débit d’extraction d'air est de 800 m³/h auquel s’ajoute le débit d’air provenant du stripping de 600 m³/h. Les polluants extraits sont ensuite filtrés sur des charbons actifs pour l’air.
L'unité est pilotée à distance et une télégestion permet la visualisation de nombreux paramètres dont les débits d'eau et d’air et les concentrations des polluants dans l’air extrait. Ce système garantit l’efficacité du système, un taux de fonctionnement de 95 % et le respect des seuils de rejet dans l’air. L’estimation des polluants extraits à ce jour est de 23 tonnes de COHV pour deux ans de fonctionnement. Le traitement est prévu pour une durée de quatre ans.
Plusieurs dizaines de pourcents, et aux goudrons. Le thermopile se pose en alternative à l’incinération grâce à un bilan énergétique nettement plus favorable. Il a permis à Deep Green de traiter notamment 2 200 tonnes de goudrons sur le site du crassier de Neuves-Maisons (Arcelor).
Tout ceci concerne la dépollution des sols. Lorsque la nappe est touchée, il faut mettre en place des traitements spécifiques adaptés.
Distinguer les éléments solubles des insolubles plus légers ou plus lourds que l'eau.
Les polluants insolubles plus légers que l'eau restent à la surface de la nappe où ils surnagent. C'est par exemple le cas des hydrocarbures, même si certains comme les phénols ou aromatiques sont solubles. Pour circuler dans le sol et toucher la nappe, les hydrocarbures doivent former une phase continue. S'ils sont présents sous forme discontinue, la migration de la pollution sera plus lente.
Les polluants peu solubles et plus denses que l’eau, comme par exemple les organochlorés, migrent jusqu’à la nappe en laissant peu de traces derrière eux. Une fois arrivés à la nappe, ils continuent à descendre jusqu’en partie basse, puis migrent dans le sens de l’écoulement. Difficiles à localiser et à éliminer, ils polluent la nappe pour longtemps.
Pour traiter la nappe lorsqu’elle est touchée,
Traiter la nappe lorsqu’elle est touchée
Les mécanismes de transfert des polluants dans les aquifères sont complexes. Leur dispersion en zone non saturée se fait en général à la verticale du foyer de contamination, puis en zone saturée selon un mouvement latéral dans le sens de l’écoulement de l'eau souterraine. La dilution sera d'autant plus importante que le débit et la vitesse de la nappe sont élevés.
La vitesse d'écoulement, assez lente en aquifère homogène, peut être rapide en milieu karstique. Au sein même de la nappe, la diffusion du panache de pollution dépend de la direction et de la vitesse d’écoulement de l'eau, mais aussi des caractéristiques du polluant lui-même. Il faut
Différentes techniques peuvent être utilisées. L'extraction sous vide est une technique qui consiste à aspirer les polluants contenus dans un sol insaturé mais aussi saturé. À la différence du venting, on crée au sein de la zone contaminée une forte dépression à l'aide de pompes à vide et on volatilise les polluants que l’on extrait par le biais de puits d’extraction. L’extraction sous vide est adaptée pour des polluants organiques volatils dans des sols saturés peu perméables. GRS Valtech, Arcadis et Sita Remédiation proposent cette solution. Pollution Service, société possédant la triple certification ISO 9001, 14001 et 18001, a largement contribué à la développer en France, notamment sur des pollutions par solvants chlorés. Elle exploite actuellement plusieurs unités, dont certaines sont gérées à distance et offrent la possibilité de visualiser en temps réel les concentrations entrantes et sortantes. Ce système permet de vérifier l’efficacité du traitement, son taux de fonctionnement et le respect des normes de rejets (voir encadrés).
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.
L'air sparging repose sur un système d'injection d'air qui permet de faire du venting dans la zone saturée en eau du sol. L'air, injecté dans la nappe, favorise l'extraction physique des polluants volatils présents dans l'eau. Il remonte à la surface du sol en traversant la zone non saturée où il provoque la volatilisation des polluants adsorbés dans la frange capillaire. Les polluants volatils en phase vapeur sont aspirés en surface par des puits d'extraction en dépression et traités avant rejet. Ce procédé est particulièrement efficace pour les solvants chlorés et les constituants légers des essences. Et il permet de traiter à la fois la zone saturée en eau et la zone non saturée. Il a par exemple été mis en œuvre par Brézillon sur un site industriel en banlieue parisienne (voir encadré). Le traitement, qui a duré 15 mois, a consisté à isoler le site par rapport aux pollutions extérieures, à traiter les eaux par pompage et stripping, puis à effectuer un sparging au niveau du substratum pour remonter les chlorés plus denses que l'eau en phase libre.
Lorsqu'il faut traiter la nappe d'eau en elle-même.
Trois : l’oxydation in situ.
Ce procédé comporte trois étapes. Les eaux contaminées sont pompées puis traitées dans une unité d’oxydation photocatalytique, spécifiquement développée 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.
Très différent, le stripping met en jeu l’extraction des composés volatils par injection d’air.
L'eau de la nappe est pompée dans un dispositif situé en surface, favorisant son aération. Après traitement, l'eau est réinjectée dans la nappe ou évacuée au milieu. Ce procédé est efficace sur les solvants chlorés et sur les BTEX. Mais il ne traite que l'eau de la nappe provenant de la zone saturée.
Même, deux techniques peuvent être mises en œuvre.
Si le polluant flotte en surface de la nappe, un pompage écrémage pourra être effectué.
Ce système est adapté à la récupération des hydrocarbures ou aux produits purs flottants en surface. Il est souvent couplé avec un pompage d'eau générant un cône de rabattement favorisant la migration des polluants vers le système écrémeur. Ecoterres a par exemple breveté Extravac, un système de récupération du surnageant, qui permet de raccorder plusieurs puits sur une seule pompe d’extraction. Économique en énergie, ce système de récupération permet à la fois le rabattement de la nappe et la récupération sélective du polluant.
Sita Remediation a développé de son côté une technologie innovante de traitement de nappes contaminées par des solvants chlorés.
