Méthodologie d’évaluation

La norme NF EN 12920 (Mai 2006) propose un cadre méthodologique pour déterminer le comportement à la lixiviation d’un déchet dans des conditions spécifiées, c’est-à-dire dans un scénario d’élimination ou d’utilisation sur une période de temps donné. Cette méthodologie vise à garantir la prise en compte des propriétés spécifiques du déchet et des conditions du scénario. Elle comporte les sept étapes suivantes : définition du problème et de la solution recherchée, description du scénario, description du déchet, détermination de l’influence des paramètres sur le comportement à la lixiviation, modélisation du comportement à la lixiviation, validation du modèle comportemental, conclusion.

L’application de cette méthodologie pour déterminer le comportement à la lixiviation des sédiments traités NOVOSOL® est ainsi menée suivant ces étapes.

Etape 1 : Définition du problème et de la solution recherchée

Les sédiments traités NOVOSOL® pourraient être considérés comme des déchets provenant des procédés thermiques parce qu’ils ont été calcinés à 850°C (rubrique 10 du Décret n° 2002-540 du 18 avril 2002 relatif à la classification des déchets [JORF.93, 2002]). Deux types de scénario sont considérés : une élimination lors d’une mise en décharge et une utilisation dans les matériaux routiers. L’étude a deux objectifs : à court terme, comparer avec les exigences réglementaires, entre différents types de scénario, entre différentes teneurs de sédiments de valorisation dans le matériau routier ; et à long terme, prédire le relargage après un temps spécifié.

Etape 2 : Description du scénario

Cette étape consiste à décrire l’ouvrage dans lequel les sédiments traités NOVOSOL® sont valorisés ainsi qu’à identifier des facteurs influents prédominants.

Lorsque les sédiments se trouvent dans le scénario de mise en décharge (Figure I-8), ils sont à l’état granulaire initial ; ils sont compactés sous une faible énergie et soumis à la charge de leur poids propre. L’épaisseur et la largeur du remblai est de moins d’un mètre jusqu’à quelques mètres en fonction de la géométrique du terrain.

2 _pluie CO percolation décharge nappe phréatique diffusion soleil vent

Figure I-8 : Scénario d’exposition de la mise en décharge

Lorsque les sédiments sont valorisés dans des matériaux routiers des couches de forme, assises de chaussée (Figure I-9), ils se trouvent sous forme monolithique et compactés avec d’autres granulats et liants. L’épaisseur de ces couches est de 20 à 50 cm environ. La largeur et la longueur vont de quelques à une dizaine de mètres en fonction de la géométrie de la route. acc ote me nt percolation couche de roulement couche de forme assise de chaussée nappe phréatique sol support diffusion rivière ruisse_lleme nt soleil 2 vent CO pluie

Figure I-9 : Scénario d’exposition des matériaux routiers

Les facteurs influents du milieu environnant sur les sédiments et les matériaux routiers contenant des sédiments sont : l’eau de pluie, la nappe phréatique, la température, le vent, la carbonatation des matériaux traités aux liants hydrauliques, U. Chaque facteur comprend plusieurs paramètres (ex. : la composition, le pH, le débit, la fréquence de la pluie). Ces facteurs ont une influence sur l’ouvrage tout au long de la durée de vie de l’ouvrage, depuis sa construction jusqu’à sa démolition.

Dans les deux types de scénario, le relargage et le transport de matières peuvent s’effectuer selon deux modes : diffusion ou percolation. La lixiviation sera conditionnée par la diffusion si les matériaux sont en contact direct avec la nappe phréatique et si le matériau est peu perméable. Le relargage par lessivage de l’eau de pluie de percolation est rencontrée dans le cas de matériaux perméables (conductivité hydraulique à saturation K supérieure à 10-8 m/s) qui sont souvent rencontrés sur les matériaux routiers et surtout sur les matériaux mis en décharge.

Ainsi, l’eau de pluie de percolation est considérée comme le premier facteur pertinent vis-à- vis du relargage d’un matériau routier et de son transfert vers le milieu naturel. Les autres facteurs (température, U) ont forcément une influence sur des propriétés physico-chimiques des matériaux et par conséquent sur son comportement à la lixiviation à l’eau. Mais compte tenu de la complexité du problème, nous avons fait le choix de ne pas prendre en compte ces facteurs dans le cadre de cette étude.

Etape 3 : Description des sédiments traités NOVOSOL® et des matériaux routiers Cette étape concerne les études en laboratoire pour obtenir des informations sur des propriétés indépendantes du scénario des sédiments traités NOVOSOL® et des matériaux contenant des sédiments traités NOVOSOL®. Il s’agit des propriétés physiques (masse volumique, porosité U), des propriétés géotechniques (résistance, perméabilité,..), de la minéralogie, de la composition chimique totale (majeurs et métaux lourds).

Etape 4 : Détermination de l’influence des paramètres sur le comportement à la lixiviation

A l’étape 2, on a considéré que l’eau de pluie était le facteur pertinent vis-à-vis du relargage des polluants des sédiments dans les scénarii stockage/valorisation. L’influence de ce facteur sur le comportement à la lixiviation des matériaux (sédiments, matériaux routiers) sera évaluée par les essais de lixiviation en laboratoire. Il s’agit d’abord des essais de caractérisation de base pour étudier l’influence d’un seul paramètre (la durée, la nature, le pH de l’agent lixiviant ou paramètre physique et géotechnique des matériaux) sur le relargage (quantité, cinétique).

Les essais de simulation destinés à étudier l’effet combiné de différents paramètres sur le relargage, dans le scénario considéré sont nécessaires pour valider les tendances observées en laboratoire concernant le comportement environnemental et de valider les résultats de la modélisation prédictive si elle a été effectuée. Les essais lysimétriques et les essais sur colonne à grande échelle peuvent être cités comme exemples d’essais de simulation.

Etape 5 : Modélisation du comportement à la lixiviation

Cette étape consiste à élaborer puis à appliquer un modèle comportemental à partir d’une hiérarchie logique des influences des paramètres physiques, géotechniques, biologiques et chimiques identifiés à l’étape 4. Cela fournit ainsi un ensemble de relations décrivant le comportement à la lixiviation du déchet dans le scénario considéré. Une simplification par l’élimination de paramètres qui se sont révélés négligeables ou sans importance. Le modèle doit fournir une simulation plus ou moins sophistiquée et une prévision pour la période visée dans le scénario considéré qui soient aussi précises que l’exige la définition du problème et de la solution recherchée.

Etape 6 : Validation du modèle comportemental

Le modèle mathématique est vérifié par la comparaison avec les résultats obtenus sur les essais de simulation et sur les chantiers instrumentés afin de pouvoir prendre des décisions sûres basées sur ces modèles.

Etape 7 : Conclusion

Les conclusions tirées lors de la validation du modèle comportemental sont examinées de façon à répondre au problème posé. Est-ce que le flux de relargage des sédiments traités NOVOSOL® ou des matériaux routiers contenant des sédiments traités NOVOSOL® est écocompatible ?

Des essais de lixiviation à mettre en œuvre en laboratoire à l’étape 4 sont indispensables pour appréhender le comportement à la lixiviation du matériau pour la modélisation ou pour la simulation. En fonction des propriétés des sédiments traités NOVOSOL® et du scénario considéré, les essais appropriés à la détermination du relargage dans des conditions spécifiées sont choisis.

Afin de choisir le ou les essais les plus pertinents pour répondre à la problématique, nous présentons d’abord les principaux essais de lixiviation couramment utilisés. Puis, nous proposons un essai de lixiviation par percolation sous eau pouvant être appliqué à des sédiments pulvérulents compactés et à des matériaux routiers monolithiques.