Expériences de remédiation des sols sur site réel

Bien que de nombreux essais terrain aient été recensés dans la littérature concernant

la récupération assistée du pétrole (Talebian et al., 2014), très peu ont déjà été menés sur

site réel comme méthode de dépollution.

3.3.1. Remédiation par blocage (Hirasaki et al. 1997)

La première fut mise en place en 1997 au Texas par Hirasaki et al. (1997) dans le but

de détourner le flux de solution de tensioactifs vers les zones les moins perméables afin

de faciliter l’extraction de DNAPL.

Le but était de nettoyer un milieu contaminé à 70% par du trichloroéthylène (TCE),

situé dans des zones dont la perméabilité était inférieure à 40 darcy. Un simple lavage par

injection d’une solution de tensioactifs ne pouvait suffire à cause de la présence de zones

de plus forte perméabilité à proximité (et ne contenant pas de DNAPL), avec une

perméabilité supérieure à 100 darcy. Ces zones auraient constitué un passage préférentiel

lors de l’injection d’une solution aqueuse, qui n’aurait alors pas balayé les zones de faible

perméabilité. Pour remédier à cela, de la mousse a été injectée comme fluide de blocage

des zones les plus perméables et permettre l’écoulement de la solution de tensioactif dans

les zones les moins perméables.

L’injection d’une mousse de sodium dihexylsulfosuccinate a été réalisée grâce à la

technique du SAG. L’injection de gaz s’est déroulée en alternance sur trois puits d’injection

par périodes de deux heures. Une solution de tensioactif a dans le même temps été

injectée pour permettre d’émulsifier le DNAPL et faciliter le lavage. Trois puits

d’extraction situés à différentes profondeurs faisaient face aux puits d’injection.

Durant les trois jours de traitement, 3,2 VP de solution de tensioactif ont été injectés

dans le sol, et l’augmentation de pression a montré la formation de mousse, qui a permis

de récupérer 138 L de DNAPL attribuables uniquement à l’utilisation de la mousse. Au

terme de l’injection, les analyses indiquent que la saturation moyenne a diminuée de 0,3%

à 0,03% c’est-à-dire en passant de 668 mg à 77 mg de polluant par kg de sol, et montrent

ainsi la réussite de la remédiation.

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Par la suite, très peu d’essais terrain sont recensés dans la littérature, les études se

concentrant pour la plupart sur des tests de dépollution de carottes de sols pollués.

Néanmoins, deux études récentes ont redémontré l’intérêt de la mousse pour la

remédiation des SSP (voir ci-dessous).

3.3.2. Remédiation par mobilisation et déplacement de DNAPL (Maire et al.

2018)

Dans la première étude, les auteurs ont comparé l’injection de mousse, au lessivage par

une solution de tensioactifs, pour réaliser le traitement d’un sol contaminé en composants

chlorés.

Pour cela, deux cellules différentes de même dimensions et de même configuration

géologique ont été utilisées. Elles ont été délimitées par des murs de ciment et de

bentonite, afin d’éviter la propagation du DNAPL. Pour chacune d’entre elles, les auteurs

ont tout d’abord utilisé une technique dérivée du pump and treat consistant à pomper

l’eau par un puits central, puis à injecter de l’eau par quatre puits situés dans chaque coin

de la cellule. Le but étant de déplacer le polluant pour pouvoir le pomper dans le puits

central, et de diminuer autant que possible le volume de DNAPL résiduel. Cette première

étape est réalisée sur une période d’un mois, et a été suivie soit par le lessivage, soit par

l’injection de mousse grâce à la technique de SAG. Le tensioactif utilisé dans les deux cas

est le sodium dihexylsulfosuccinate.

Dans la première cellule, durant le lessivage, les auteurs ont mesuré la tension

interfaciale de la phase aqueuse présente dans le milieu poreux en fonction du volume de

solution de tensioactif injecté afin de quantifier l’impact des tensioactifs sur la désorption

et la saturation en DNAPL. Bien qu’une augmentation du volume injecté ait entraîné une

diminution de la tension interfaciale, celle-ci n’est pas descendue en-deçà de 15 N.m

-1

, ce

qui correspond à une saturation en DNAPL d’environ 0,2. Ces travaux sur le terrain faisant

suite à des essais en laboratoire, les auteurs s’attendaient à atteindre une saturation bien

plus faible. De même, la quantité de DNAPL récupérée est bien inférieure à celle attendue.

Les auteurs expliquent ces différences par les hétérogénéités présentes sur le terrain, ce

qui est confirmé par la présence de gouttelettes de DNAPL présentes dans les carottages

de milieux peu perméables, contrairement à ceux des milieux perméables.

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Dans la seconde cellule, la technique de SAG a permis la formation de mousse, malgré

la présence de DNAPL, comme indiqué par les valeurs de pression et les hauteurs

piézométriques enregistrées. Après trois semaines, des échantillons de sol ont été

prélevés à différentes profondeurs et perméabilités. Dans ceux-ci, la mousse était toujours

présente, tandis qu’aucune gouttelette de DNAPL n’a été remarquée, et ce même dans les

milieux les moins perméables. Ceci montre la persistance de la mousse et semble indiquer

que le traitement a bien fonctionné. Néanmoins, aucune quantification n’ayant été

réalisée, il n’est pas possible de savoir quelle a été l’efficacité du procédé de remédiation.

Face aux comportements inattendus observés en comparaison des essais de

laboratoire, les auteurs recommandent donc d’avoir une excellente connaissance du

terrain avant tout traitement. En particulier, les caractéristiques du milieu poreux, et la

manière de placer les puits d’injection et de pompage doivent être particulièrement

approfondies. Ceci doit ensuite être complété par de la modélisation afin de déterminer si

les conditions d’injections sont idéales, avant de pouvoir réaliser les essais terrain.

3.3.3. Remédiation par confinement in-situ (Portois et al. 2018)

Dans la seconde étude récente d’injection de mousse, la mousse avait pour rôle le

confinement d’une zone source de pollution au TCE. L’injection de mousse devait

permettre de dévier le flux d’eau souterraine de la zone source afin de limiter la dispersion

de la pollution et de permettre son traitement par la suite.

Une mousse constituée d’un mélange de sodium laureth sulfate, cocamidopropyle

betaine et lauryl glucoside a été pré-générée puis injectée pendant 96 h dans des puits

d’injection situés au niveau de zones de fortes perméabilités tout autour de la zone source.

Afin de vérifier le succès de l’injection de mousse, les auteurs se basent sur la réduction

de perméabilité engendrée par la présence de mousse dans le milieu poreux au voisinage

des puits d’injection. Des tests de pompage sont également réalisés un mois après

l’injection afin de mesurer le rayon d’influence de la mousse.

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Les résultats ont permis de démontrer une diminution de plus de 100 fois de la

conductivité hydraulique locale dans le milieu poreux due à la génération de mousse, ainsi

que la diminution résultante du flux de polluant. Les résultats montrent également la

rémanence de la mousse avec une conductivité encore supérieure à 10 fois la conductivité

initiale au bout de 3 mois. Par ailleurs, des essais en laboratoire et la modélisation ont

permis d’approximer le rayon d’action de la mousse à un maximum de 3,2 m. Enfin, les

auteurs ont pu montrer que la mousse permettait de diminuer le flux de polluant en aval

de la zone source d’un facteur d’environ 4,4.

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Chapitre 3

Dans le document Mousses renforcées en polymère ou particules : application à la remédiation des sols pollués (Page 90-95)