Brevet FR2751900A1 — publié le 19980206

La présente invention concerne un procédé de traitement des sols fortement contaminés par des hydrocarbures en vue de la réhabilitation des sites présentant des tels sols. Elle vise plus particulièrement le traitement accéléré des sols industriels contaminés notamment par des hydrocarbures polyaromatiques reconnus comme étant plus difficilement biodégradables que d'autres composés organiques hydrocarbonés, leurs formules chimiques étant plus condensées. Différent types d'élimination des hydrocarbures dans le sols sont possibles. La voie naturelle est l'élimination des hydrocarbures contenus dans les sols par les microorganismes naturellement présents dans le sol qui se nourrissent d'hydrocarbures. Cependant, la vitesse d'une telle dégradation dépend d'un grand nombre de facteurs, dont la concentration en hydrocarbures, leur nature chimique plus ou moins condensée mais aussi la présence des nutriments nécessaires à ces microorganismes pour accomplir leurs fonctions vitales. On sait que les micro-organismes et plus particulièrement les bactéries peuvent consommer, durant les phases de fermentation aérobie active, 15 à 30 fois plus de carbone que d'azote, selon que l'hydrocarbure présent dans le sol est plus ou moins biodégradable. Cependant, cette consommation est limitée par la quantité de nutriments présents à proximité de la dite bactérie, l'azote pour l'essentiel, puis le phosphore parmi les éléments moyens, et enfin pour une faible partie le soufre et le potassium. Pour limiter voire compenser le déficit de ces éléments, il est connu d'apporter aux bactéries un complément de nutriment afin de les placer dans des conditions optimales de fonctionnement. On entend par conditions optimales pour le fonctionnement optimal bactérien, les conditions pour lesquelles les rapports pondéraux en carbone C, azote N, phosphore P et soufre S sont égaux à: C/N= 20 à 70 N/P= 2 à 10 C/P= 75 à 150 C/S= 100 à 300 Dans cette optique, dans la demande de brevet internationale WO 91/19039 (Grace-Sierra Hort.Prod. Co), on propose d'épandre des engrais complets tels que présents sur le marché ou des formulations similaires sur ces sols contaminés, de façon identique à la méthode utilisée pour recouvrir les cultures. Comme le processus de biodégradation des hydrocarbures est sensiblement plus long que les processus d'assimilation par les végétaux, les formulations préférées sont celles d'engrais de type retard à diffusion prolongée. Cependant, ces procédés présentent une efficacité limitée car les hydrocarbures ne sont pas uniformément répartis dans le sol. D'autres procédés de réhabilitation des sols proposent un traitement mixte en ce qu'il associent l'apport de nutriments secondaires pour micro-organismes sous une double forme oléophile et hydrophile, et l'emploi d'un agent d'aération du sol. C'est le cas du procédé de la demande de brevet français 93.10416 du ler septembre 1993, pour lequel l'apport de nutriments est obtenu par la combinaison de deux types de nutriments, l'un sous forme oléophile, l'autre sous forme hydrophile, et l'agent d'aération est constitué par un agent texturant d'aération, comme par exemple la paille. Il est en outre connu dans le brevet WO 95/26944 de traiter ces sols, pollués par des hydrocarbures, après lavage à l'ammoniac des terres excavées, en utilisant les résidus de traitement d'élimination des peluches du coton en grain en présence d'acide sulfurique et d'eau. Ici, la fonction de la fibre de cellulose est double, celle d'absorber les hydrocarbures et celle de support pour le développement des bactéries. L'inconvénient majeur de cette méthode est la complexité du mode de préparation de l'absorbant. La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, notamment en augmentant le nombre de micro-organismes efficaces pour détruire les hydrocarbures polyaromatiques fortement condensés tout en diminuant les masses de produits mélangés à la terre en vue de son traitement. La présente invention a pour objet un procédé de traitement de sol contaminé par des hydrocarbures polyaromatiques fortement condensés comprenant une étape d'extraction du sol contaminé, une étape de mélange d'au moins un agent texturant d'aération avec le sol et une étape d'ajout d'au moins un nutriment caractérisé en ce que préalablement au mélange du sol contaminé avec au moins un agent texturant d'aération, on ensemence au moins une partie dit agent texturant par au moins un micro-organisme choisi dans le groupe constitué par toutes les souches de microorganismes susceptibles de biodégrader les hydrocarbures polyaromatiques. Ces micro-organismes peuvent provenir de deux sources différentes. La première source est fournie par les souches naturelles de micro-organismes, extraites du sol contaminé par les hydrocarbures et mises en culture afin d'en augmenter leur nombre avant de les ensemencer sur le texturant. Les méthodes d'extraction du sol et de préculture sont celles habituellement mises en oeuvre par l'homme du métier. Cette extraction des souches naturelles présente l'avantage d'utiliser les micro-organismes qui sont les plus appropriés pour combattre la pollution par les hydrocarbures polyaromatiques puisqu'ils sont présents sur le site pollué, qu'ils résistent donc à la pollution et qu'ils ont pu développer des systèmes de dégradation des polluants. La seconde source est une souche cultivée des micro-organismes les plus appropriés provenant de collections dont les propriétés sont bien connues. Dans un mode préféré de l'invention, les microoganismes préférés sont les champignons appartenant au groupe constitué par les Phanerochaete, Cunninghamella, Pénicillium, Candida, Sporomyces, Cladosporium, Synephalastrum et Mucor. Comme texturant préféré sur lequel ces microorganismes sont ensemencés, on utilise un matériau lignocellulosique du groupe constitué par les copeaux de bois, morceaux de bois, buchettes, palettes concassées, la paille, des débris lignocellulosiques variés ou leur mélange. L'ensemencement de l'agent texturant doit être suffisant pour que le processus de biodégradation des hydrocarbures soit suffisamment rapide. De préférence, l'agent texturant ensemencé contient plus de 107 microorganismes/g d'agent texturant. Cependant, cet ensemencement originel de l'agent texturant n'est pas le seul paramètre ayant une influence sur le processus de biodégradation. En effet, les proportions de sol contaminé, d'agent texturant et d'aliments ou nutriments ajoutés au mélange pour permettre aux micro-organismes de proliférer, sont également très importantes. De plus, il est évident qu'on préférera mélanger le moins d'agent texturant possible avec le maximum de sol contaminé. Dans un mode préféré de l'invention, on mélangera de 90 à 50 % en poids de sol contaminé par des hydrocarbures polyaromatiques avec de 10 à 50 g en poids d'agent texturant ensemence de façon à former un andain. Pendant toute la durée du traitement de cet andain, ses taux d'humidité et d'aération c'est-à-dire d'oxygénation sont contrôlés. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la température est maintenue à la température ambiante, le taux d'humidité est maintenu par ajout d'eau de 30 à 70% en poids de l'andain, et de préférence de 30 à 50% en poids de l'andain, et enfin, le taux d'oxygénation de l'andain humidifié est supérieur ou égal à 10 W en volume. Pour oxygéner l'andain, on peut utiliser tout moyen permettant d'introduire une source d'oxygène soit par aération forcée, soit par aération mécanique, par exemple, par retournement, à des périodes déterminées, notamment en cas d'élévation forte de la température des andains. Cependant, pour maintenir l'activité de biodégradation des micro-organismes, il est nécessaire d'ajouter régulièrement dans chaque andain une quantité suffisante de nutriments pour leur permettre de survivre et de se reproduire in situ. Dans un mode préféré de l'invention, ces nutriments sont des nutriments de type N/P/K, tel que le rapport pondéral N/P varie de 4 à 1. Dans un mode préféré de l'invention, on introduit 12,5 g de nutriment de rapport pondéral N/P égal à 15/7 pour 100ppm 3 d'hydrocarbures polyaromatiques par m de sol. Les exemples donnés ci-après visent à expliciter l'invention, sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 Le présent exemple décrit la préparation des agents texturants pré-ensemencés utilisés en mélange avec le sol contaminé dans les andains pour biodégrader les hydrocarbures polyaromatiques. Dans la présente invention, on ensemence l'agent texturant par différents champignons soit, dans l'essai A, extraits du sol contaminé (source naturelle ou SN), soit, dans l'essai B, issus de collections. ESSAI A: Des échantillons de sols ont été prélevés en différents points dans un site industriel contenant en moyenne 8.5 g d'hydrocarbures polyaromatiques par kilogramme de sol. On met en suspension 1 g de sol de chacun des trois échantillons dans 10 ml d'un milieu Ll constitué par de l'eau, des nutriments et un dispersant dans des conditions classiques. Les nutriments utilisés sont des mélanges spécifiques pour champignons tel que des extraits de malt, des extraits de levure, du bactopeptone et du glucose. Ces suspensions sont agitées pendant une heure, puis 500F1 de ces suspensions sont étalés sur un support S constitué, de façon connue en soi, d'un gélifiant (solide de type agar) humidifié et contenant les mêmes nutriments spécifiques pour champignon que précédemment et des agents anti-bactériens afin de ne faire proliférer que les champignons du site. Ces milieux de culture solides contenant, dispersés, les spores et fragments de mycellium à champignons, sont introduits dans un incubateur et maintenu à 28 C pendant une semaine, le développement des champignons étant suivi visuellement. Les différents micro-organismes ainsi cultivés sont repris et mis en suspens ion par dilution dans le même milieu Ll que celui déjà utilisé pour la première mise en suspension du sol, puis homogénéisés et enfin, dilués à 10 % en poids dans un milieu L2 contenant en solution dans l'eau, des nutriments spécifiques pour champignons tels que les extraits de malt, de levure, la peptone et le glucose. La suspens ion de micro-organismes ainsi obtenue est incubée pendant environ une semaine sous une faible agitation entre 28 et 30 OC pour obtenir une pré-culture abondante. Après homogénéisation de cette pré-culture, on enscemence de la paille par lavage au moyen de cette préculture. ESSAT: B: Les champignons issus d'une collection sont mis en culture liquide préalablement à l'ensemencement de l'agent texturant lignocellulosique dans un milieu connu pour l'homme du métier selon des techniques connues. Pour permettre une croissance importante de la biomasse avant inoculation, on maintient cette culture liquide en condition statique ou agitée. Quand le développement de la culture est optimal, préférentiellement au bout d'une semaine, on homogénéise la culture liquide dans sa totalité pour former une suspens ion de fragments de mycellium avec laquelle on inocule l'agent texturant. EXEMPLE II Le présent exemple présente la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et les premiers résultats obtenus. La technique retenue du compostage par andains consiste à excaver le sol, puis à le traiter en le malaxant avec les pré-cultures et un texturant tel que la paille et/ou les copeaux de bois et à disposer ce mélange par tas ou andains sur une aire étanche pour que la réaction de biodégradation se produise. Les andains peuvent être préparés avec des taux variables en sol, agent texturant et micro-organismes de nature différentes pour un taux d'humidité maintenu à 40% en poids de l'andain. Deux types d'aération en oxygène peuvent être utilisés, à savoir, une aération forcée au moyen d'une aspiration d'air en continu dans chaque andain à raison de 15 1 d'air par heure, et une aération mécanique par retournement mécanique des andains lorsque le taux d'oxygène mesuré est inférieur à 10% en volume. On ne dispose pas encore de résultats significatifs au niveau des andains. A l'échelle laboratoire, les hydrocarbures aromatiques à plus de trois cycles sont dégradés à plus de 80 W en poids en 45 jours. REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement de sols contaminés par des hydrocarbures, plus particulièrement des hydrocarbures polyaromatiques comprenant une étape d'extraction du sol contaminé, une étape de mélange d'un agent texturant d'aération avec le sol et une étape d'ajout d'au moins un nutriment caractérisé en ce que préalablement au mélange de la terre contaminée avec au moins un agent texturant d'aération, on ensemence au moins une partie du dit agent texturant par au moins un micro-organisme choisi dans le groupe constitué par toutes les souches de micro-organismes susceptibles de biodégrader les hydrocarbures polyaromatiques. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les micro-organismes sont extraits d'échantillons de sol prélevés dans le sol pollué à traiter puis mis en pré culture dans un milieu approprié. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les micro-organismes sont issus de collections. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les micro-organismes sont des champignons du groupe constitué par les Phanerochaete, Cunninghamella, Pénicillium, Candida, Sporomyces, Cladosporium, Syncephalastrum et Mucor. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'agent texturant est un matériau lignocellulosique choisi dans le groupe constitué par les copeaux de bois, les morceaux de bois, les buchettes, les palettes concassées, des débris cellulosiques variés, la paille ou leur mélange. 6 - Procédé selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'agent texturant ensemencé contient plus de 107 micro-organismes épandus par gramme. 7 - Procédé selon l'une des revendications de 1 à 6 caractérisé en ce que il consiste à mélanger 90 à 50% en poids de sol contaminé par des hydrocarbures polyaromatiques avec de 10 à 50 % en poids d'agent texturant d'aération ensemencé. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le mélange ou andain est maintenu pendant toute la durée du traitement à température ambiante à un taux d'humidité variant de 30 à 70 %, de préférence 30 à 50 % en poids, avec un taux d'oxygène au moins égal à 10 %. 9 - Procédé selon l'une des revendications de 1 à 8 caractérisé en ce que on ajoute dans l'andain pendant toute la durée du traitement une quantité suffisante d'au moins un nutriment de type N/P/K de rapport podéral N/P variant de 4 à 1. 10- Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'au moins 12,5 grammes de nutriment de rapport pondéral N/P est égal à 15/7 par m3 de sol traité à 100 ppm d'hydrocarbures polyaromatiques.