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Traitements complexes pour polluants non-biodégradables

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Traitements complexes pour polluants non-biodégradables

Pour optimiser une dépollution, il est fréquent de trier les terres en fonction du polluant, de la profondeur de la contamination, de l’usage futur… Lorsque l’excavation des sols est nécessaire, un maillage plus ou moins fin est réalisé en amont, chaque maille faisant l’objet d’analyses et de traitements appropriés. (Doc. GRS Valtech.)

De nombreux polluants, non biodégradables, excluent tout traitement biologique. Des techniques de dépollution complexes reposant sur des procédés physico-chimiques, thermiques ou des méthodes de confinement leur sont alors dédiées.

Les traitements physico-chimiques de sols pollués regroupent plusieurs procédés : le lavage, les ­méthodes de venting, stripping et sparging, le pompage-écrémage et l’inertage (voir encadré). Le lavage est adapté aux composés organiques non-volatils non-biodégradables (goudrons, HAP (1), PCB (2), pyralène, huiles de vidange…), ou aux métaux lourds que l’on peut aisément solubiliser dans des eaux acidifiées. Il requiert des sols perméables qui ne s’opposent pas à la circulation des fluides (ex : sols sableux), mais ne convient pas aux sols argileux. Certains des procédés de lavage peuvent être mis en œuvre in situ (dans le sol) au moyen d’unités mobiles. C’est le cas du lavage à l’eau qui consiste à injecter de l’eau chaude sous pression dans le sol, en amont de la pollution, et à la récupérer en aval chargée de polluant, ainsi que du lavage à la vapeur qui peut être utilisé en complément dans le cas de produits faiblement solubles.

Injection souterraine d’air ou d’eau

D’autres procédés de lavage sont réalisés sur site après excavation des terres. En fin de lavage, les déchets liquides peuvent être stockés sur place après mise en œuvre de servitudes d’utilité publique (limitation d’accès, de droits de construire…), évacués en décharge (de classe 1 ou 2) ou traités par des procédés thermiques.

Venting, stripping et sparging sont réservés aux polluants volatils, comme les solvants chlorés ou les hydrocarbures légers. Ces procédés courants in situ ont l’avantage de pouvoir être réalisés sous des constructions existantes, et sont moins coûteux. Pratiqué dans un sol non saturé, le venting consiste à injecter de l’air sous pression dans le sol pour entraîner les composés volatils à la surface. Les injections sont réalisées par un réseau de drains situés en périphérie de la zone contaminée et l’extraction au centre. Les polluants volatils sont ensuite traités par condensation et adsorption sur du charbon actif ou bien par incinération.

Le venting est remplacé par le stripping à l’air lorsque la pollution atteint la nappe d’eau. Cette fois, les polluants sont extraits de l’eau avec un réseau de puits et de forages implantés dans le sol. L’eau est pompée et subit un traitement avant rejet dans la nappe.

Quant au sparging, il combine à la fois le venting et le stripping dans la mesure où il permet de traiter dans le même temps le sol et la nappe phréatique. Son principe repose sur l’injection d’air sous pression dans la nappe pour entraîner les polluants volatils à la surface.

Modifier la forme physique du polluant

Quant au pompage-écrémage, il s’agit d’une technique de dépollution des nappes phréatiques atteintes par des composés organiques. Il consiste en un pompage direct de l’eau au moyen de deux pompes. L’effet de siphon ainsi provoqué attire le polluant en partie haute et permet son écrémage.

La vocation des procédés d’inertage est de modifier la forme physique de certains polluants afin de les rendre moins toxiques. La technique de stabilisation-solidification, principalement destinée aux pollutions par les métaux lourds (chrome, arsenic…), les composés solubles (chlorures, sulfates, fluorures…) et les composés organiques lourds (HAP, PCB…), consiste à rendre le polluant insoluble par le biais d’une réaction chimique, puis à le solidifier en le mélangeant à des liants hydrauliques (ciment, chaux, pouzzolanes). Le matériau obtenu est peu lessivable et non-réactif. Il peut être stocké sur site ou évacué en décharge (classe 2 au lieu de 1). Sa stabilisation dans le temps dépend toutefois de celle du liant, également de l’agressivité du milieu dans lequel il se trouve.

En cas de stockage, cette incertitude conduit généralement à la mise en place de servitudes pour limiter l’usage du site. Autre technique d’inertage, la vitrification repose sur l’utilisation d’une torche à plasma à 2 000°C pour faire fondre dans le sol les polluants minéraux et les cristalliser sous une autre forme. À l’heure actuelle, son coût prohibitif en limite beaucoup l’utilisation.

Une alternative, le confinement

À côté des procédés physico-­chimiques, les traitements thermiques regroupent l’incinération et la désorption thermique. Réalisée hors site, l’incinération classique consiste à chauffer les terres souillées à 900 à 1 000°C afin de faire passer les polluants à l’état de gaz. Elle vise les produits organiques volatils et non-biodégradables (HAP, PCB, pesticides, solvants chlorés…), qu’elle décompose en dioxyde de carbone et en eau. Mais elle présente le risque d’émission de certains polluants dans l’atmosphère. Parallèlement, la désorption thermique est un procédé plus récent qui connaît un fort développement. Il permet en effet de traiter une plus large palette de polluants volatils dont les composés organiques lourds, des recherches étant par ailleurs menées sur les pollutions au mercure. En outre, la désorption peut être pratiquée sur site avec une installation mobile ou dans un centre fixe. Sorte de venting à haute température, le procédé a l’avantage de réaliser une dépollution homogène quelles que soient les concentrations initiales. Les terres polluées sont chauffées dans un four rotatif à une température de 200 à 600°C, libérant ainsi les polluants en phase gazeuse. Ces derniers sont oxydés dans un deuxième four à 1 000°C. Récu­pérées à la sortie du premier four, les terres dépolluées sont refroidies et humidifiées. Elles peuvent être réutilisées sur le site d’origine.

Offrant une alternative ou un complément aux solutions évoquées précédemment, les méthodes de confinement ­consistent à enfermer les terres contaminées dans une enveloppe étanche censée limiter les interactions avec l’environnement (en termes d’apports d’oxygène, de gaz carbonique, d’intrusion d’animaux ou de racines). Elles ne suppriment pas la pollution, mais la contiennent sur site, réduisant ainsi son impact sur la santé et l’environnement. En outre, elles peuvent s’appliquer à l’ensemble des polluants et sont notamment utilisées dans le cas de pollution aux métaux lourds. Elles regroupent le confinement de surface (mise en place d’une géomembrane sur un sol compacté), le confinement vertical (à l’abri derrière des parois étanches en bétons, mortiers plastiques ou matériaux rétenteurs) ou le confinement horizontal profond. N’ayant pas un caractère pérenne, ces installations imposent un contrôle régulier.

L’ensemble des techniques de dépollution évoquées plus haut sont les plus courantes en ­France. Elles sont pratiquées par des entreprises spécialisées, regroupées pour la plupart au sein de l’UPDS (3).

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