Techniques thermiques et physico-chimiques

2.1.1. Désorption thermique

La désorption thermique est un processus qui s’effectue en deux étapes : le sol est confiné dans une

enceinte chauffée à haute température qui permet de volatiliser les polluants puis les gaz extraits sont

traités. La température utilisée est de l’ordre de 250 à 500 °C et le temps de résidence à l’intérieur de l’unité

d’incinération est déterminé en fonction de la quantité et de la qualité des polluants à extraire (Lecomte,

1998). Cette méthode est généralement utilisée pour le traitement de sols contaminés par des polluants

organiques. Dans le cas des ETM, cette méthode permet de traiter uniquement la pollution au mercure.

Plusieurs études ont montré que l’efficacité de la désorption thermique du mercure augmente lorsque la

température est élevée (> 350 °C) (Lesa et al., 2009 ; Huang et al., 2011). Dans le cas d’une multi-pollution

par des ETM, il est nécessaire de s’assurer que le traitement thermique ne modifie pas la biodisponibilité des

éléments autres que le mercure (Bonnard et al., 2010).

2.1.2. Tris physiques ou physico-chimiques

Une première technique de remédiation des sols pollués par des ETM est la séparation par tris

physiques ou physico-chimiques. La mise en place de cette méthode nécessite l’excavation du sol à traiter.

Les procédés de traitement par tris physiques ou physico-chimiques se distinguent par la principale

propriété des contaminants du sol à traiter (ADEME, 2007 ; Dermont et al., 2008) :

- les séparations granulométriques permettent de séparer la fraction contaminée du reste du sol

par leurs tailles. La séparation peut se faire par centrifugation, élutriation (séparation de

particules à l’aide d’un fluide suivant la loi de Stokes) ou à l’aide de classificateurs mécaniques ;

- les séparations gravimétriques utilisent la gravité pour séparer la fraction contaminée du reste

du sol ; dans ce cas la séparation se fait en fonction de la densité des particules ;

- la flottation est une technique de séparation fondée sur des différences d'hydrophobicité des

surfaces des particules à séparer. En général, des bulles d’air sont injectées dans la zone à traiter

et les particules hydrophobes sont entrainées par les bulles. Un agent surfactant peut être

employé pour augmenter l’hydrophobicité des particules à retirer ;

- les séparations magnétiques ou électrostatiques sont rarement utilisées.

Cette méthode n’est pas utilisable si i) les ETM sont fortement liés aux particules du sol ; ii) les

différences de densité ou des propriétés de surface des particules contenant les ETM et la matrice du sol ne

sont pas significatives ; iii) les formes chimiques des ETM sont très variables ; iv) les ETM sont présents dans

toutes les fractions du sol ; v) le sol contient plus de 40 % d’argiles ; vi) le sol contient beaucoup d’humus ou

de composés organiques ayant une forte viscosité (Dermont et al., 2008).

2.1.3. Lavages par agents chimiques ou tensio-actifs

Le lavage par agents chimiques et tensio-actifs est une méthode qui consiste à extraire les

contaminants d’un sol par leur dissolution dans un réactif approprié. L’objectif est de laver le sol en

mobilisant le contaminant sans le détruire. Les réactifs utilisés sont très variés et choisis en fonction du type

de polluants ainsi que de sa spéciation (ADEME, 2007).

Dans le cas d’une contamination du sol par les ETM, plusieurs réactifs peuvent être

employés (Dermont et al., 2008) :

- des acides forts (acides chlorhydrique, sulfurique ou nitrique) qui permettent une désorption

des ETM par échange d’ions et dissolution des composés métalliques et composants minéraux

du sol (oxydes de fer et de manganèse) ; l’inconvénient de cette méthode est la baisse du pH et

la destruction de la structure du sol ;

- des solutions salines, notamment le CaCl

2

qui permet d’échanger des ions Ca

²⁺

contre des ions

Pb

²⁺

ou Cd

²⁺

par exemple et de créer des complexes solubles stables avec les ions chlorures ; la

gamme d’ETM traitable par cette méthode est moindre mais l’impact sur le sol est réduit

également ;

- des molécules chélatantes, notamment l’EDTA qui est utilisé pour le traitement de sol pollué

principalement avec du plomb, cuivre, cadmium et/ou zinc et qui permet de remobiliser les

éléments liés à la fraction échangeable liée à la matière organique ou aux carbonates ; cette

méthode n’est pas applicable si les ETM sont liés aux oxydes de fer ou de manganèse ;

- des surfactants, peu utilisés mais qui sont efficaces pour remobiliser des ETM fortement associés

- des agents oxydants ou réducteurs qui sont souvent associés à l’EDTA afin d’améliorer la

remobilisation des ETM liés au oxydes de fer ou de manganèse.

Le lavage par agents chimiques et tensio-actifs est réalisable in situ par lavage chimique (« soil

flushing ») et pompage des agents chimiques liés aux polluants mais nécessite de connaitre parfaitement les

caractéristiques de la zone à traiter pour éviter la contamination de la nappe souterraine par exemple. Cette

méthode est également applicable ex situ par agitation (agitation du sol à traiter en présence des réactifs

chimiques et séparation par centrifugation ou décantation), lixiviation (circulation des réactifs dans la

fraction de sol à traiter et récupération du produit, le lixiviat) et électrochimie (application d’un courant

continu permettant la migration des ions positifs vers la cathode) (Lestan et al., 2008). Plusieurs méthodes

peuvent également être combinées afin d’augmenter le potentiel d’extraction, par exemple, l’extraction par

électrochimie est souvent couplée à l’utilisation d’agents chélatants comme l’EDTA (Reddy et al., 2010).

2.1.4. Stabilisation physico-chimique

La stabilisation physico-chimique désigne l’ensemble des techniques qui consistent à réduire le

risque de dissémination d’éléments polluants, principalement en les immobilisant sous une forme moins

soluble et/ou moins toxique par la mise en œuvre de mécanismes physicochimiques (ADEME, 2007). Deux

méthodes sont employées : soit le sol à traiter est immobilisé par solidification en le mélangeant par

exemple avec du ciment et de l’eau ; soit par ajout d’amendements en surface ou mélangés au sol (Lecomte,

1998). Les amendements utilisés sont de natures et compositions très diverses : certains sont organiques

(fumiers, composts, boues d’épuration, déchets de pâte à papier, cendres), d’autres inorganiques

(phosphates, chaux, zéolithes, cendres volantes ou« fly ash ») (Adriano et al., 2004 ; Guo et al., 2006). Les

mécanismes impliqués dans l’immobilisation des ETM dépendent des propriétés physico-chimiques des

différents amendements.

Dans le document Filtration biologique pour la réduction des éléments traces métalliques dans la biomasse du peuplier (Page 53-57)