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L’ensemble des expériences de mousse a permis d’étudier le comportement de la

mousse en présence et en absence d’additifs et d’huile. Les tests correspondants ont été

réalisés hors et en milieu poreux dans le but de faciliter le choix des produits puis de se

rapprocher des conditions d’application sur site. Certains points doivent cependant être

discutés.

Choix de la formulation

Le choix du tensioactif se porta d’abord sur trois produits différents choisis grâce aux

tests de stabilité et de moussabilité réalisés hors milieu poreux. Or, il est important de

noter que les résultats obtenus lors de ces tests ne donnent qu’une indication de la force

de la mousse en milieu poreux et de sa résistance face à l’huile. Les tests sont en effet

réalisés avec une mousse statique, tandis que la mousse sera en écoulement lors de la

co-injection en milieu poreux, certaines interactions ne sont donc pas prises en compte. Par

ailleurs, il a été montré dans la littérature que la hiérarchie de stabilité ou de moussabilité

de différents tensioactifs ne correspond pas à celle de la résistance à l’écoulement obtenue

en milieu poreux (Osei-Bonsu et al., 2017b). Ainsi, il est possible que certains tensioactifs

écartés initialement aient été de meilleurs candidats que la saponine pour la formation de

mousse en milieu poreux.

De manière similaire, lors de la sélection du tensioactif final via les expériences en

milieu poreux, le choix s’est fait au regard des résultats obtenus pour une qualité de

mousse donnée et à un débit total d’injection donné. Chaque tensioactif ayant des

propriétés différentes, le maximum de RF n’était peut-être pas atteint avec ces

paramètres-là. Néanmoins, la saponine permettant d’obtenir des résultats satisfaisants, il

n’a pas été possible, faute de temps, d’approfondir les expériences avec d’autres

tensioactifs.

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Les tensioactifs et additifs ont été sélectionnés parmi les produits donnant des mousses

résistantes à l’huile utilisée dans notre étude. Et le choix de l’huile s’est porté sur une huile

pouvant être rencontrée dans le sol suite à une fuite accidentelle. Mais suivant le type de

polluant présent, la stabilité des mousses varie, et la formulation utilisée ici pourrait ne

pas être la formulation optimale pour une autre huile, conférant au présent travail une

valeur de méthode plus qu’une valeur en terme de résultats absolus.

Les valeurs de RF obtenues atteignent 15,9 en l’absence de particules avec une

concentration de 10×CMC. Or, cette valeur apparaît comme étant faible lorsqu’elle est

comparée avec d’autres résultats de la littérature utilisant des tensioactifs différents.

Cependant, contrairement à la récupération assistée du pétrole, le traitement des sites et

sols pollués nécessite des pressions modérées, afin d’éviter les phénomènes de fracture

(Maire et al., 2018).

Ecoulement de mousse en milieu poreux

Les expériences réalisées en milieu poreux en colonne permettent de rappeler et de

mettre en évidence certaines relations entre paramètres physiques. Ainsi, la courbe de RF

en fonction de la qualité de mousse est une courbe connue de la littérature qui s’explique

par la valeur de la pression capillaire augmentant avec la qualité jusqu’à atteindre la

pression capillaire critique. De ceci découle la courbe de la saturation en eau en fonction

de la qualité qui montre qu’au-delà d’une qualité critique, la saturation se stabilise,

puisque la pression capillaire critique est atteinte. De manière similaire, la pression

capillaire critique est également atteinte lorsque le débit total d’injection augmente, ce

qui se traduit par une stabilisation de S

w

.

D’autre part, les expériences ont permis de montrer que pour un même tensioactif, à

une qualité de mousse fixée, les paramètres de RF et la saturation en eau sont liés,

confirmant que lorsque la force de la mousse augmente, sa saturation diminue. Cette

relation n’a cependant été observée que pour un tensioactif donné.

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Enfin, dans les expériences en milieu poreux en présence d’huile, le milieu est

initialement saturé en huile. Ceci n’est pas représentatif d’une séquence de contamination

par un déversement d’huile sur le terrain, pour lequel le milieu est initialement saturé en

eau. La mousse pourrait alors avoir un comportement différent.

Application sur le terrain

Afin de considérer l’utilisation de la mousse comme méthode de dépollution des sols,

certains paramètres doivent être pris en considération, comme les coûts et possibles

problèmes techniques.

Lors de potentiels essais sur le terrain, une quantité donnée de solution de tensioactifs

pourra être injectée. Toutefois, il ne sera pas possible de saturer l’ensemble du milieu

poreux en tensioactifs. Il faut donc s’attendre à ce que durant l’injection de mousse, des

tensioactifs présents dans la mousse aillent se solubiliser dans la nappe alentour, et

s’adsorbent sur les grains présents dans la zone non saturée du milieu poreux. La

déplétion en tensioactifs pourra alors potentiellement déstabiliser la mousse présente

(Yekeen et al., 2018).

L’avantage de l’utilisation des particules, est que leur énergie d’adsorption à l’interface

gaz-liquide est très élevée. De fait, elles iront moins facilement se disperser dans la nappe

adjacente, et la mousse injectée sera plus forte (Yekeen et al., 2018).

La mousse étant principalement constituée de gaz, le principal coût d’utilisation pour

la remédiation des sols se trouve dans le prix des produits utilisés : tensioactifs et

particules. Les particules de silice sont facilement disponibles et bon marché, tandis que

le tensioactif biodégradable est un peu moins économique.

Mis à part le coût des tensioactifs, cette technique est toutefois plus abordable et plus

facile à mettre en œuvre que d’autres méthodes de dépollution. En effet, aucune

excavation n’est requise puisque c’est une technique in-situ. L’équipement nécessaire est

limité et l’efficacité de balayage est élevée. L’utilisation de mousse apparaît donc comme

une alternative idéale au lessivage ou au sparging dans des milieux hétérogènes.

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Il reste néanmoins encore quelques difficultés à surmonter, telles que la mise en place

d’une technique d’injection de mousse suivie du pompage du polluant dans un même

puits. L’étude du rayon d’action de la mousse injectée n’a pas non plus été réalisée, ce qui

pourrait être problématique si la mousse ne se déplace pas assez loin. De plus, pour les

expériences réalisées, la mousse a été injectée à un débit constant sans possibilité de

déplacement axial. Or, sur le terrain, la propagation de mousse pourra être axiale, ce qui

engendrera une diminution de la vitesse de Darcy au fur et à mesure que la mousse

s’éloigne du puits d’injection. Ce changement de vitesse pourrait affecter la force de la

mousse ainsi que son pouvoir bloquant, bien que l’utilisation d’un puits unique pour

l’injection et la récupération, permette à priori, de passer outre ces variations. Enfin,

l’utilisation de mousse est également contre-indiquée en présence d’un flux rapide d’eau

souterraine, car détériorant rapidement la mousse.

Enfin, bien que la saponine soit un tensioactif utilisé pour des applications

alimentaires, son utilisation n’est pas forcément exempte de tout impact

environnemental. Bien que les enjeux environnementaux et de santé publiques soulevés

par la présence de polluants soient bien plus importants, une évaluation des risques est

toujours nécessaire.

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Chapitre 6