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Stabilisation/solidification
Beaucoup de techniques de traitement des sols contaminés ont comme principe d’extraire ou d’éliminer les contaminants. La stabilisation/solidification est une méthode de réhabilitation qui consiste plutôt à utiliser un liant hydraulique dans le but de minimiser la mobilité des contaminants, inhibant de ce fait leur migration dans l’environnement. On a donc un monolithe solide de structure rigide.
La fixation des contaminants vise la plupart du temps à décroître le risque de contamination des eaux souterraines (St-Laurent et al., 2012). La stabilisation implique des réactions chimiques qui fixent les contaminants, en particulier la précipitation des polluants sous forme d’hydroxydes étant donné la forte basicité de la matrice cimentaire.
En effet, ce phénomène permet de limiter la capacité de lixiviation du sol et ses caractéristiques nuisibles à l’environnement. Les espèces toxiques deviennent alors plus stables et moins mobiles et nocives. La solidification est un procédé qui encapsule physiquement les polluants dans une matrice cimentaire robuste et dure (monolithe) possédant une meilleure microstructure et une faible perméabilité (Conner et Hoeffner, 1998; Wiles, 1987).
Les monolithes formés par ce type de traitement ont toujours un caractère basique. Le pH naturel de l’eau des pores de ces matériaux cimentaires hydratés est le plus souvent entre 12,4 (pH de la précipitation de la portlandite) et 13.
L’accumulation des bases présentes dans la matrice (CaO, K2O, Na2O,…) par rapport aux acides (Al2O3, SiO2,…) engendre cet aspect alcalin. Le pH peut atteindre 13,7 après la période de durcissement (Moudilou, 2000).
Le traitement de stabilisation/solidification favorise la mise en place de plusieurs mécanismes physico-chimiques contribuant à la fixation des polluants dont les plus importants sont les suivants :
• Substitution : Deux atomes de proportions semblables peuvent se substituer dans la matrice cimentaire. La substitution des aluminates, sulfates, fer et calcium par les métaux dans les phases minérales du ciment est possible (Bhatty et al., 1985);
• Précipitation : Il s’agit de la solidification des métaux lourds sous forme de complexes peu mobiles le plus souvent des hydroxydes métalliques (lorsque le pH de la solution est élevé ce qui le cas des matrices cimentaires), des sulfates, des carbonates ou des silicates. Dans la plupart des cas, ce mécanisme de rétention est le plus dominant dans les matériaux stabilisés/solidifiés (Hills et al., 1994; Conner et Hoeffner, 1998);
• Adsorption : On distingue l’adsorption physique et chimique. L’adsorption physique a lieu lorsque les polluants en solution s’attachent sur la surface des grains de sol. L’adsorption chimique, quant à elle, implique l’intervention des liaisons ioniques ou covalentes causant une grande affinité entre le polluant et la surface (Deschamps et al., 2006; Sigg et al., 2000). Ce mécanisme d’immobilisation s’avère important au niveau des phases minérales de ciment touchant notamment les C-S-H (Cocke, 1990);
• Oxydoréduction : Il s’agit du changement de l’état d’oxydation d’un élément par la perte (réduction) ou le gain (oxydation) d’un électron. Cette réaction, affectant certains contaminants plus que d’autres (l’arsenic par exemple), influence beaucoup la solubilité et la toxicité des métaux en fonction du pH (Johnson et al., 1989);
• Encapsulation : C’est un procédé de fixation physique qui a lieu pendant la phase de prise du ciment et qui consiste à la formation d’un obstacle par le matériau cimentaire limitant ainsi le déplacement des polluants (Rémillard, 2012).
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