Techniques d’assainissement des sols contaminés

Techniques d’assainissement des sols contaminés 

Généralement, des mesures correctives doivent être prises quand l’évaluation des risques indique que les limites de la contamination dans l’écosystème sont dépassées. L’assainissement repose principalement sur deux approches : l’extraction des polluants ou la réduction de leur mobilité et leur stabilisation in situ (Metahni et al., 2017). Actuellement, plusieurs techniques d’élimination, y compris les technologies thermiques, biologiques et physico-chimiques, ont fait l’objet de plusieurs études pour permettre la réhabilitation des sols contaminés par le PCP (Metahni et al., 2017). La stabilisation/solidification (S/S) des sols contaminés constitue l’une des techniques de traitement utilisé pour la réduction de la mobilité des polluants dans les sols contaminés (Bone et al., 2004). Cette technique est généralement appliquée pour traiter des sols contaminés par des métaux en excès des normes réglementaires et pour stabiliser la matière dangereuse résiduelle avant son élimination dans les sites d’enfouissement afin d’augmenter à long terme la sécurité environnementale de l’enfouissement (St-Laurent, Burelle, & Ouellette, 2011).

Technique de stabilisation /solidification 

La S/S est une technologie corrective relativement peu coûteuse, facile d’utilisation, largement utilisée aux États-Unis pendant des décennies pour traiter les sols contaminés (Bone et al., 2004). Les liants hydrauliques cimentaires sont les plus utilisés dans cette technique (Paria & Yuet, 2006). Le ciment est capable de traiter une variété de déchets en améliorant les caractéristiques physiques et en réduisant ou/et empêchant la mobilité des contaminants (Batchelor, 2006; St-Laurent et al., 2011).

Solidification
Le terme « solidification » réfère à l’encapsulation physique de la matière contaminée dans la matrice sol-ciment et aux changements des propriétés physiques du sol traité (la résistance à la compression et la perméabilité) (Batchelor, 2006). L’encapsulation assure le piégeage des contaminants dans la matrice cimentaire durcie en prévenant la lixiviation des contaminants traités (Natali Sora, Pelosato, Botta, & Dotelli, 2002).

Stabilisation
Le terme « stabilisation » désigne les changements de mobilité, de solubilité et/ou de toxicité des contaminants et implique habituellement la réaction chimique des sols contaminés avec le liant afin de produire des produits chimiquement plus stables et moins dangereux (Paria & Yuet, 2006).

La stabilisation consiste à altérer chimiquement ou à « lier » le contaminant présent dans le sol contaminé. Selon la nature du contaminant, plusieurs mécanismes peuvent contribuer au processus de stabilisation (Batchelor, 2006) :

• précipitation : résulte du pH alcalin résultant de l’hydratation du ciment causant la précipitation de plusieurs contaminants métalliques sous formes d’hydroxyde;

• sorption : les particules du ciment, du sol ou d’un additif attirent les contaminants par la formation des liaisons chimiques ou physiques entre la surface de la particule et le contaminant. La sorption réduit la concentration en contaminant dans l’eau libre du déchet traité. Plusieurs additifs sont utilisés dans la S/S assurant la sorption des contaminants ;

• oxydation-réduction : les réactions d’oxydoréduction peuvent être des mécanismes d’immobilisation importants pour les contaminants toxiques. Les ciments présentent souvent un environnement moyennement oxydant. Des agents réducteurs peuvent être ajoutés pour favoriser la réduction des contaminants et leur immobilisation.

Stabilisation des contaminants organiques
Bien que le traitement par S/S de contaminants inorganiques ait été pratiqué pendant de nombreuses années, l’utilisation de la S/S avec des contaminants organiques est comparativement moins étendue (Paria & Yuet, 2006). Le traitement des contaminants organiques par la S/S peut être classé en trois catégories :

• Immobilisation directe de contaminants organiques : plusieurs auteurs ont montré des difficultés dans la S/S des contaminants organiques par le ciment (Natali Sora et al., 2002; Yilmaz, Ünlü, & Cokca, 2003). En effet, les composés organiques présentent généralement un effet néfaste sur les propriétés du ciment (Paria & Yuet, 2006) et peuvent être lessivés après le processus de solidification. La présence de quantités plus au moins importantes des composés organiques provoque un ralentissement du durcissement du ciment (Karamalidis & Voudrias, 2007). Ceci est expliqué par l’interférence des nombreux composés organiques avec la réaction de l’hydratation du ciment causée par la formation d’un film protecteur autour du grain de ciment. Ce film gêne la formation d’hydroxyde de calcium et le silicate de calcium hydraté (C-S-H), ce qui entraîne la diminution de la résistance à la compression et un retard de l’ensemble de la réaction de l’hydratation.

• Immobilisation des contaminants organiques après adsorption : le traitement par la S/S des contaminants organiques peut être amélioré en utilisant des adsorbants. Ces adsorbants peuvent être incorporés dans le mélange de ciment comme additifs ou ils peuvent être utilisés comme agents préadsorbants (Gallo Stampino et al., 2009). Plusieurs types de matériaux ont été utilisés comme adsorbants dans le traitement de contamination organique par S/S, comme les argiles (Mohebbi, Gitipour, & Madadian, 2013) , la fumé de silice (Coz et al., 2009), les cendres volantes (Minocha, Jain, & Verma, 2003) et le charbon actif (Hebatpuria et al., 1999);

• Immobilisation des contaminants organiques par des agents d’oxydoréduction : ce type d’immobilisation consiste à transformer les déchets organiques en déchets stables et moins dangereux en présence d’agents oxydants ou réducteurs.