Brevet FR3136688A1 — publié le 20231222

Exemple d’abrégé La présente invention porte sur une unité pilote de biodégradation dynamisée composée de 1 à n cuves, n étant un entier allant de 2 à 10, chaque cuve est ouverte dans sa partie supérieure et est adaptée à recevoir la terre à traiter, et comprend : au moins un système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air adaptée pour la mise en condition aérobie du milieu ; au moins l’un des capteurs suivants : débitmètre, détecteur O 2 , détecteur CO 2 , hygromètre, thermomètre ;au moins une unité de contrôle configurée pour enregistrer les données mesurée par ledit au moins un capteur ; elle porte également sur un procédé de dimensionnement d’un chantier de dépollution par biodégradation aérobie dynamisée mettant en œuvre l’unité pilote de l’invention. Figure de l’abrégé : Figure 1 Dispositif pilote de dépollution par biodégradation aérobie dynamisée La présente invention relève du domaine du traitement des sols, plus précisément celui de la dépollution des sols. La présente invention concerne un dispositif pilote de traitement par biodégradation aérobie dynamisée, et son utilisation pour dimensionner un chantier de dépollution. Lors de la réhabilitation de sols pollués, et en fonction des objectifs de réhabilitation qui dépendent de l’usage envisagé, différentes stratégies de dépollution peuvent être employées, notamment la biodégradation aérobie dynamisée connue sous l’appellation biotertre. La biodégradation aérobie dynamisée est la dégradation des agents polluants du sol, notamment des substrats organiques tels que les produits pétroliers de type gasoils, fuels, kérosène, Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les huiles organiques et les composés organiques volatils COV pouvant être halogénés COHV ou les composés organiques semi-volatils SCOV, les produits phytosanitaires, etc. ; par l’intermédiaire de micro-organismes en présence d’oxygène. Pour ce faire, les microorganismes doivent être maintenus dans les conditions optimales d’oxygène, température et nutriments. Dans ce contexte, différents essais en laboratoires sont effectués. Ces derniers permettent de valider la mise en œuvre de la technique de dépollution, d’évaluer ses performances et d’estimer la vitesse du traitement donc sa durée. En plus, ces essais fournissent les données nécessaires pour définir les conditions d’opération optimales et le dimensionnement de l’unité de traitement. Néanmoins, des écarts importants ont été notés entre les résultats des tests laboratoires et ceux observés sur le terrain. En effet, ces essais sont réalisés sur un faible volume d’échantillon, dans des conditions de température et humidité qui ne correspondent pas aux conditions environnementales réelles, ce qui peut induire une surestimation de la quantité des microorganismes présents dans la terre et donc les données collectées ne permettent pas de réaliser un prédimensionnement efficient en vue du traitement à grande échelle. De plus, d’autres conditions ne sont pas prises en compte notamment le contexte du site : accessibilité, environnement, hydrogéologie...etc. Ceci a un impact important sur les travaux réalisés à grande échelle et peut engendrer un allongement considérable de la durée du traitement, et de ce fait des coûts supplémentaires de travaux et dans certains cas des nuisances importantes pour les riverains. Il est donc nécessaire de mettre au point un dispositif et une méthode pour optimiser le dimensionnement de chantier de dépollution et l’identification des conditions réelles optimales du traitement. Résumé La présente invention vise à améliorer cette situation. Il est proposé une unité pilote de biodégradation dynamisée composée de 1 à n cuves, n étant un entier allant de 2 à 10, chaque cuve est ouverte dans sa partie supérieure et est adaptée à recevoir la terre à traiter, et comprend : - au moins un système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air; - au moins l’un des capteurs suivants : débitmètre, détecteur O 2 , détecteur CO 2 , hygromètre, thermomètre ; - au moins une unité de contrôle configurée pour enregistrer les données mesurées par ledit au moins un capteur. Il est également proposé un procédé de dimensionnement d’un chantier de dépollution par biodégradation aérobie dynamisée, ledit procédé comprenant les étapes de : a. détermination de l’état initial du sol à dépolluer ; b. préparation des terres à traiter par biodégradation aérobie dynamisée ; c. remplissage d’au moins une cuve de l’unité pilote selon l’invention avec la préparation de l’étape b ; d. mise en route de l’unité pilote ; e. détermination de la cinétique de biodégradation dans l’unité pilote ; f. détermination de la durée du traitement et des conditions optimales du traitement en termes de nutriments et d’oxygène du chantier de dépollution. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : L’unité pilote est mobile comprend 2, 3, 4, 5,6,7,8,9 ou 10 cuves, de préférence 4 cuves. Chaque cuve est de forme parallélépipédique, d’une capacité de 0,5 à 2 m 3 , de préférence de 1 m 3 . De préférence, chaque cuve est cubique Chaque cuve comprend au moins un système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air adapté pour la mise en condition aérobie du milieu qui sera contenu dans l’unité pilote en fonctionnement. Ce système d’aspiration et/ou d’insufflation, est disposé dans la partie supérieure de la cuve et traverse la cuve de part en part. Chaque cuve peut également comprendre un système d’injection de fluides qui est disposé dans la partie inférieure de la cuve et traverse la cuve de part en part. lorsqu’il est présent, le système d’injection de fluide est disposé au-dessous du système d’aspiration et/ou d’insufflation de gaz. Le système d’aspiration et/ou d’insufflation est relié à une pompe et le système d’injection est relié à une pompe d’injection. L’unité de contrôle est configurée pour réguler le débit d’injection de fluide et/ou le débit d’aspiration de gaz. L’unité pilote comprend en plus des systèmes d’aspiration et/ou d’insufflation et d’injection, un débitmètre qui est disposé de façon à mesurer le débit d’air entrant et sortant ; un hygromètre qui est disposé de façon à mesurer l’hygrométrie de l’air entrant et sortant. Un thermomètre qui est disposé de façon à mesurer la température de l’air entrant et sortant ainsi que des détecteurs de O 2 et CO 2 sont disposés de façon à mesurer la teneur en O 2 et CO 2 de l’air sortant. Ces détecteurs permettent de vérifier le maintien du milieu en conditions aérobie. L’unité pilote comprend en outre une évacuation de sortie disposée dans la partie inférieure de la cuve. De façon avantageuse, durant l’étape d du procédé de dimensionnement, le débit d’injection et d’extraction des fluides est régulé de façon à maintenir une teneur en O2 autour de 14 à 20 %, de préférence 16 à 17%. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre une structure schématique d’une cuve de biodégradation aérobie dynamisée. Fig. 2 montre un schéma de principe des essais de biodégradation aérobie dynamisée effectués sur les échantillons de terre d’une friche industrielle. Fig. 3 montre un schéma représentatif des gammes d’hydrocarbures par mécanisme de biodégradation correspondant Fig. 4 montre la quantité cumulée de CO 2 créée et O 2 consommée par cuve au cours des essais de l’exemple selon l’invention. Fig. 5 montre les résultats de quantification des trois biomarqueurs majeurs de la dégradation durant les essais de l’exemple selon l’invention. La représente une vue schématique d’une cuve 1 de l’unité pilote de biodégradation aérobie dynamisée. La cuve a une forme de cube comprenant six parois égale et carré : une paroi supérieure 2, une paroi inférieure 3 et quatre paroi latérales 4,5,6,7 dont la paroi latérale 4 et la paroi latérale 5 sont traversées par un système d’aspiration et/ou d’insufflation 8 et un système d’injection 9. Le tuyau crépiné du système d’aspiration et/ou d’insufflation 10 est situé dans la partie supérieure de la cuve 1, en dessus du tuyau crépiné du système d’injection 11 qui est situé en dessous de la sonde de température 12 qui est au milieu de la cuve 1. Le système d’aspiration et/ou d’insufflation 8 est relié à l’extérieur de la cuve 1 a une pompe d’extraction 13, et porte de manière à l’intérieur de la cuve 1 un site de piquage de mesure 14, un capteur de dépression 15, un capteur de température et d’humidité relative 16, un capteur O 2 17 et un capteur CO 2 18. Le système d’injection 9 est relié à l’extérieur de la cuve 1 a une pompe d’injection 19, et porte de manière successive à l’intérieur de la cuve 1 un site de piquage de mesure 14, un capteur de pression 20 et trois sites successifs de piquage libre 21. La représente une unité pilote de biodégradation aérobie dynamisée contenant quatre cuves 1 contenant de la terre à traiter 22. Les quatre cuves sont dépourvues de paroi supérieure 2 et sont en contact avec l’air atmosphérique. La cuve 1a comprend un système d’aspiration et/ou d’insufflation 8 situé dans la partie inférieure de la cuve 1a et un système d’évacuation de lixiviats 23. Elle est remplie de terre à traiter 22. La cuve 1b comprend un système d’aspiration et/ou d’insufflation 8 dans la partie supérieure au-dessus d’un système d’injection 9 et un système d’évacuation de lixiviats 23. Elle est remplie e terre à traiter 22. La cuve 1c comprend un système d’aspiration et/ou d’insufflation 8 dans la partie supérieure au-dessus d’un système d’injection 9 et un système d’évacuation de lixiviats 23. Elle est remplie de terre à traiter 22 mélangé une quantité de substrat. La cuve 1d comprend un système d’aspiration et/ou d’insufflation 8 dans la partie supérieure au-dessus d’un système d’injection 9 et un système d’évacuation de lixiviats 23. Elle est remplie de terre à traiter 22 mélangée à une quantité de substrat et de nutriments. Selon un premier aspect, la présente invention porte sur une unité pilote de biodégradation aérobie dynamisée composée de 1 à n cuves, n étant un entier allant de 2 à 10, chaque cuve est ouverte dans sa partie supérieure et est destinée à recevoir la terre à traiter, et comprend : - au moins un système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air adaptée pour la mise en conditions aérobie du milieu; - au moins les capteurs suivants : débitmètre, détecteur O 2 , détecteur CO 2 , hygromètre, thermomètre ; - au moins un automate destiné à enregistrer en continu les données des capteurs. Au sens de la présente demande “ biodégradation aérobie dynamisée“ désigne la dégradation ou décomposition des composés organiques par des microorganismes en présence de quantité suffisante d’oxygène selon la réaction suivante : 2 HC + 5 O2 → 2 CO2 + H2O + énergie, et ceci avec ou sans ajout de composés spécifiques tel que les nutriments en vue de créer les conditions optimales pour l’activité de biodégradation. Ces microorganismes sont des agents biologiques qui peuvent être des bactéries, des champignons ou des algues, et qui peuvent être naturellement présents dans les sols à traiter (endogènes) ou peuvent être ensemencés (exogènes). L’unité pilote de la présente invention est unité mobile qui comprend de 1 à n cuves, de préférence 2 à 10 cuves, en particulier 3, 4,5,6,7,8,9 ou 10 cuves, de préférence 4 cuves. Chaque cuve est de forme parallélépipédique, de préférence cubique, d’une capacité de 0,5 à 2 m 3 , de préférence de 1 m 3 . Chaque cuve est ouverte dans sa partie supérieure, de façon à ce que la terre qui est destinée à être contenue dans ces cuves soit en contact avec l’air atmosphérique. L’ouverture de la partie supérieure peut être couverte d’une bâche perméable permettant l’introduction d’air à l’intérieur des cuves. Chaque cuve comprend un système d’aspiration et/ou d’insufflation de gaz qui est disposé dans la partie supérieure de la cuve et traverse la cuve de part en part, et peut comprendre un système d’injection de gaz et fluides qui peut être un tuyau crépiné et qui est disposé dans la partie inférieure de la cuve et traverse la cuve de part en part. Le système d’injection de fluide est disposé au-dessous du système d’aspiration et/ou d’insufflation de gaz. Afin d’assurer une bonne répartition des fluides injectés, plus d’un tuyau crépiné peut être disposé dans la cuve, de préférence ces tuyaux crépinés sont disposés parallèlement les uns aux autres. De la même façon, plusieurs systèmes d’aspiration et/ou d’insufflation de gaz peuvent être disposés dans la cuve. Le système d’injection permet l’introduction des fluides, notamment des gaz. De préférence, il permet d’introduire de l’air, plus préférentiellement de l’oxygène. Il permet également d’introduire des solutions enrichies en amendements ou nutriments de type azote N, phosphore P, potassium K sous forme d’engrais liquide. Le système d’aspiration et/ou d’insufflation est relié à une pompe et le système d’injection est relié à une pompe d’injection. Les débits des pompes d’extraction et d’injection peuvent être contrôlés par le dispositif de contrôle. L’unité pilote comprend au moins un capteur choisi parmi débitmètre, détecteur O 2 , détecteur CO 2 , hygromètre, thermomètre. De préférence l’unité pilote comprend chacun de ces capteurs. Le débitmètre est disposé de façon à mesurer le débit de fluide entrant et/ou le débit d’air sortant. Un hygromètre permet de mesurer l’hygrométrie de l’air entrant et sortant. Un thermomètre est disposé de façon à mesurer la température de l’air entrant et sortant. Des détecteurs de O 2 et CO 2 sont disposés de façon à mesurer la teneur en O 2 et CO 2 de l’air sortant afin d’assurer le maintien du milieu en conditions aérobie. Les mesures réalisées par ces différents capteurs sont enregistrées à intervalle donné par l’unité de contrôle. L’unité pilote comprend en outre une évacuation de sortie disposée dans la partie inférieure de la cuve. Chaque cuve de l’unité pilote est reliée à une unité de contrôle qui comprend un automate qui assure un enregistrement en continu des débits d’aspiration/injection, et à intervalles réguliers ou en continu des concentrations en O2, CO2, du taux d’humidité et/ou de la température. Cette unité de contrôle permet ainsi de déterminer régulièrement ou en continu les interactions pouvant avoir lieu entre les paramètres de fonctionnement choisis et le résultat de la biodégradation et d’adapter les paramètres pour optimiser les conditions de la biodégradation. Selon un autre aspect, la présente invention porte sur un procédé de dimensionnement d’un chantier de dépollution par biodégradation aérobie dynamisée, ledit procédé comprenant les étapes de : a. détermination de l’état initial du sol à dépolluer ; b. préparation des terres à traiter par biodégradation aérobie dynamisée ; c. remplissage d’au moins une cuve de l’unité pilote selon l’invention avec la préparation de l’étape b ; d. mise en route de l’unité pilote; e. détermination de la cinétique de biodégradation dans l’unité pilote ; f. détermination de la durée du traitement et des conditions optimales du traitement en termes de nutriments et d’oxygène du chantier de dépollution. L’étape a dudit procédé, permet d’établir l’état initial du sol à traiter, et ceci par la réalisation des analyses suivantes sur un échantillon terre provenant du sol à traiter : - identification des agents polluants ; - analyse des micro-organismes endogènes ; - détermination des nutriments notamment azote, phosphore et potassium. Au sens de la présente demande, le terme “agents polluants“ désigne les composés organiques dégradables notamment les produits pétroliers de type gasoils, fuels, kérosène, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), ainsi que les huiles organiques et les composés organiques volatils COV pouvant être halogénés COHV ou les composés organiques semi-volatils SCOV, produits phytosanitaires tels que pesticide, raticide, herbicide, etc. L’identification des agents polluants, est une identification qualitative et quantitative de ces agents polluants. Cette étape d’identification permet d’établir l’objectif de réhabilitation, c’est-à-dire le taux de diminution de ces agents polluants qui est considéré comme une dépollution du site industriel. Ce taux de diminution dépend bien entendu des exigences légales du lieu où se trouve la zone industrielle à réhabiliter. Toute méthode d’analyse peut être mise en œuvre pour cette identification qualitative et quantitative. L’analyse des microorganismes endogènes permet la vérification de la présence d'une microflore indigène et de ses capacités dégradatives par rapport aux agents polluants. Dans le cas où les microorganismes sont des bactéries et les agents polluants sont des hydrocarbures, il existe 4 mécanismes de biodégradation. Chaque mécanisme dégrade une gamme précise d’hydrocarbures, en fonction de la longueur de la chaine carbonée comme décrit dans la . Une identification et une quantification de la flore microbienne endogène présente dans le sol à traiter est nécessaire pour déterminer les mécanismes de biodégradation qui seront impliqués et pour déterminer s’il est nécessaire d’ajouter des microorganismes exogènes. Cette analyse des biomarqueurs se fait par criblage et quantification par les méthodes PCR de l’ADN et l’ARN des bactéries présentes dans un échantillon de la terre à traiter. Les résultats permettent de mettre en évidence la densité bactérienne (ADN) et le niveau d’activité (ARN), et donc le potentiel de biodégradation. L’analyse des nutriments naturellement présents dans le sol à traiter est une analyse qualitative et quantitative. Les données obtenues contribuent à l’identification des conditions optimales de l’essai. En effet, la présence de nutriments dans les sols à dépolluer est essentielle afin de permettre aux micro-organismes de dégrader de façon optimale les agents polluants notamment les hydrocarbures, et afin d’obtenir de bonnes conditions pour leurs développements et donc une bonne efficacité de biodégradation. Suivant les résultats de cette analyse, un amendement des terres en azote, phosphates ou autres facteurs de croissance qui pourraient être déficients dans le milieu peut être nécessaire afin d’améliorer le rendement de biodégradation. La détermination de l’état initial du sol à traiter permet d’identifier les conditions nécessaires pour les étapes suivantes. L’étape b concerne la préparation des échantillons. Après une excavation des terres, un prélèvement d’un volume de terre correspondant au volume nécessaire pour remplir chaque cuve du dispositif pilote selon l’invention, par exemple un volume d’1 m 3 est effectué. Les échantillons sont placés directement dans les cuves du dispositif pilote ou bien sont amendés avant d’être introduits dans la cuve. Un ajout d’amendement organique (paille, fumier) et/ou minéral (engrais solide ou liquide N/P/K) peut être effectué, en fonction de l’état initial du sol. Ainsi, chaque cuve peut être remplie avec une préparation différente, ce qui permet de suivre le procédé de biodégradation dans différentes conditions et de choisir celle qui sera la plus efficace. L’étape c consiste à remplir chaque cuve avec la préparation de terre élaborée au cours de l’étape b. Une fois les cuves remplies et prêtes, le dispositif de contrôle est mis en route et le procédé de biodégradation dynamisée peut commencer. Au cours de cette étape, le dispositif de contrôle de chaque cuve permet l’extraction des gaz et/ou l’injection des fluides et extraction des fluides et assure la mesure et l’enregistrement, à intervalles réguliers prédéterminés ou en continu, des paramètres qui permettent le suivi de l’activité de biodégradation. Ces paramètres sont relevés au niveau des rejets d’air de chaque cuve : teneur O 2 , teneur CO 2, et teneur CO. Les teneurs PID, sont également relevées à intervalles donné. De plus, une analyse des hydrocarbures et un suivi des teneurs des nutriments et un suivi de l’activité microbienne sont également réalisés. Au sens de la présente demande “teneur PID“ désigne la mesure des teneurs en composés organiques volatils ou carbone organiques volatils à l’aide d’un détecteur de photoionisation. Lors de cette étape un suivi régulier de la température est également réalisé. En effet, la température extérieure peut éventuellement avoir un impact sur l’activité de biodégradation. Le suivi des teneurs en O 2 et CO 2 sur l’air extrait des cuves permet de suivre l’activité de biodégradation. En effet, l’activité de biodégradation provoque la consommation de l’oxygène par les micro-organismes qui rejettent alors du dioxyde de carbone selon la réaction de biodégradation : 2 HC + 5 O2 → 2 CO2 + H2O + énergie. Par ailleurs, la détermination de la quantité cumulée de CO 2 créée et O 2 consommée permet la détermination des débits d’injection et d’extraction d’air qui doivent être adaptés afin de pouvoir maintenir un taux d’O2 adéquat afin de garantir le fonctionnement de biodégradation aérobie. L’automate assure un débit d’injection et d’extraction des fluides de façon à maintenir une teneur en O2 autour de 14 à 20 %, de préférence 15% à 17%. La détermination de la consommation des nutriments contribue à l’identification des conditions optimales du traitement final. En effet, L’ajout d’engrais contribue à stimuler l’activité de biodégradation. L’évolution des concentrations des hydrocarbures permet d’observer l’état d’avancement de la biodégradation. L’abattement des concentrations initiales par rapport aux concentrations finales des hydrocarbures démontre que le traitement par biodégradation aérobie dynamisée de la terre polluée fonctionne ou pas, et selon le seuil de réhabilitation retenu, les conditions du traitement par biodégradation aérobie dynamisée de la terre à traiter sont identifiées et la cinétique de dégradation durant la période d’essai est déterminée. Les données collectées au cours de cette étape permettent d’une part, la détermination des conditions du milieu de manière à optimiser la croissance et le maintien d'une population de microorganismes capable de métaboliser et de dégrader les hydrocarbures et d’autre part, la détermination de la cinétique de dégradation à partir du taux d’abattement des hydrocarbure totaux durant la période d’essai. L’étape e, permet de déduire la durée prévisionnelle du traitement et ses conditions optimales en termes de nutriments et d’oxygène à grande échelle. Après une estimation du volume de terre des zones polluées destinées à être traitées et la concentration moyenne en hydrocarbures totaux HCT dans ces zones, une extrapolation par rapport à la cinétique de dégradation déterminée dans l’étape e permet d’estimer la durée totale du traitement à grande échelle. L’invention est décrite ci-après à l’aide d’un exemple non limitatif donné à titre d’illustration seulement. Exemples Choix des paramètres d e traitement de dépollution d’une friche industrielle par biodégradation aérobie dynamisée On souhaite dépolluer une terre d’une friche industrielle en utilisant le dispositif pilote de biodégradation aérobie dynamisée tel que représenté sur la , afin d’atteindre l’objectif de réhabilitation, défini au plan de gestion, qui est de 5 000 mg/kg MS en hydrocarbures totaux C10 – C40. Pour déterminer les paramètres, on a excavé environ 6 800 kg de terre polluée d’une friche industrielle que l’on a séparé en 4 lots de 1700 kg. A partir de ces 4 lots, on a préparé quatre échantillons. Chaque échantillon a été introduit dans l’une des cuves (1a à 1d) d’une unité pilote de biodégradation aérobie dynamisée selon l’invention : Echantillon 1 : Terres polluées sans adjonction (cuve 1a) Echantillon 2 : Terres polluées sans adjonction (cuve 1b) Echantillon 3 : Terres polluées en mélange avec un amendement organique composé de 100L de substrat de type paille (cuve 1c) Echantillon 4 : Terres polluées en mélange avec un amendement organique composé de 100L de substrat de type paille et avec un amendement minéral composé de 1 kg d’engrais solide de type NPK 12-12-17 (cuve 1d). Sur la terre excavée, on réalise une analyse des polluants présents qui sont des hydrocarbures. Les résultats obtenus sont donnés dans le Tableau 1 : Analyse Unité État initial Fraction C10 – C12 mg/kg MS 31 Fraction C12 – C16 mg/kg MS 75 Fraction C16 – C21 mg/kg MS 1 180 Fraction C21 – C35 mg/kg MS 23 500 Fraction C35 – C40 mg/kg MS 490 Hydrocarbures totaux mg/kg MS 26 000 C10-C40 Les concentrations en hydrocarbures ont été mesurées par chromatographique en phase gazeuse, et selon les normes suivantes : Les fractions C10 – C12, C12 – C16, C16 – C21 et C21 – C35 selon la norme XP CEN ISO / TS 16558-2. La fraction C35 – C40 selon la norme XP CEN ISO / TS 16558-2. Les hydrocarbures totaux C10-C40 selon la norme NF EN ISO 16703. On conduit également une analyse des microorganismes présents dans la terre, en recherchant certains biomarqueurs par criblage et quantification par les méthodes PCR de l’ADN et l’ARN des bactéries. Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence la présence de biomarqueurs avec une faible diversité, 3 mécanismes de dégradation sur les quatre mécanismes décrits précédemment ont été identifiés : A08 : hydroxylase de type AlkB, présente majoritairement chez certaines bactéries à Gram Positif, notamment du genre Prauserella qui permet la dégradation des HC C5 - C20 ; D04 : monooxygénase de type Cyp153, retrouvée chez un large spectre d’hôtes dont Sphingopyxis qui permet la dégradation des HC C10 – C20 ; F03 : monooxygénase de type LadA, identifiée notamment chez certaines bactéries du genre Mycobacterium qui permet la dégradation des HC C15 – C36. Les résultats sont présentés dans le tableau 8 ci-dessous. Chaque cuve a été remplie d’environ 1 700 kg de la préparation de terres correspondantes. La composition de chaque cuve est mesurée. Les valeurs obtenues sont données dans le Tableau 2 ci-dessous. Analyse Unité Cuves 1a/1b/1c Cuve 1d Matière sèche %massique 82% 82% Carbone Organique Total (COT) mg/kg MS 24000 24 000 Azote Kjeldahl (NTK) mg/kg MS 700 786 Phosphore (P2O5) Olsen mg/kg 69 155 Potassium (K2O) échangeable mg/kg 144 266 La matière sèche a été mesurée par gravimétrie selon la norme NF ISO 11465. L’azote Kjeldahl est mesuré par volumétrie selon la norme NF EN13342. Le phosphore Olsen par spectrophotométrie UV/visible selon la norme MT-OLS Le potassium a été mesurée par spectrométrie d’émission atomique plasmatique inductive couplée selon la norme NF X 31-108 Pendant toute la durée des essais, qui est de 78 jours, la température des terres est restée comprise entre 15 et 17 degrés. Les différents paramètres de fonctionnement sont décrits dans le Tableau 3 ci-dessous. Paramètre Cuve1a Cuve 1b Cuve1c Cuve 1d Quantité de terre (m 3 ) 1 1 1 1 Quantité de substrat/paille (L) 0 0 100 100 Quantité d’engrais (kg) 0 0 0. 1 Débit injection air (m 3 /h) 0 0.12 – 0.18 0.12 – 0.21 0.14 – 0.67 Débit extraction air (m 3 /h) 0.07 – 0.12 0.12 – 0.19 0.07 – 0.12 0.07 – 0.27 Les paramètres suivants ont été relevés par chaque automate au niveau des rejets d’air de chaque cuve : teneur PID, teneur O 2 , teneur CO 2 et teneur CO. Des échantillons de terres ont été également prélevés à 56 jours et à 78 jours, sur chacune des cuves, et analysés pour observer l’état d’avancement de la biodégradation des hydrocarbures. Les concentrations en hydrocarbures ont été mesurées par chromatographique en phase gazeuse et représentées dans le Tableau 4 ci-dessous Analyse Unité État initial Cuve 1a 56 jours Cuve 1a 78 jours Cuve 1b 56 jours Cuve 1b 78 jours Cuve 1c 56 jours Cuve 1c 78 jours Cuve 1d 56 jours Cuve 1d 78 jours Fraction C10 – C12 mg/kg MS 31 12 13 19 11 17 14 17 10 Fraction C12 – C16 mg/kg MS 75 41 43 49 43 50 43 48 38 Fraction C16 – C21 mg/kg MS 1180 760 850 960 970 980 800 890 700 Fraction C21 – C35 mg/kg MS 23500 15000 16000 19000 19000 20000 19000 18000 17000 Fraction C35 – C40 mg/kg MS 490 290 270 350 350 350 380 320 360 Hydrocarbures totaux C10-C40 mg/kg MS 26000 16000 17000 -35% 20000 21000 -19% 21000 20000 -23% 19000 18000 -30% On a observé un abattement moyen des hydrocarbures totaux C10 – C40 obtenu sur l’ensemble des cuves de 6 000 mg/kg MS, soit 77 mg/kg MS par jour. . Les meilleurs résultats de biodégradation sont obtenus sur les cuves 1a et 1d, avec un abattement allant jusqu’à 9 000 mg/kg MS, soit 115 mg/kg MS par jour. Si l’on prend en compte que le seuil de réhabilitation pour ces terres a été défini à 5 000 mg/kg MS, environ 40 % de la dépollution a été effectuée dans les cuves 1a et 1d pendant ces 78 jours d’essais. Le suivi des teneurs O 2 /CO 2 enregistrées par l’automate de chaque cuve dans l’air extrait présente les mêmes caractéristiques. La concentration en CO 2 initial dans la cuve 1d est élevée et augmente rapidement à cause de l’introduction de substrat, facilitant le mécanisme de biodégradation pour les micro-organismes. Nous observons que la masse consommée d’oxygène est environ deux fois plus importante que la masse de dioxyde de carbone extraite, pour l’ensemble des cuves. Au cours des essais, les débits d’injection et d’extraction d’air ont été adaptés par les automates de chaque cuve afin de pouvoir maintenir un taux d’O2 autour de 16-17% en vue de garantir le fonctionnement de dégradation aérobie. Sur la cuve 1d, une diminution importante du taux d’oxygène sur les premiers jours d’essais est liée à une injection d’air insuffisante en fonction de l’activité de biodégradation (augmentée par l’apport en substrat et engrais). Après 14 jours, l’injection d’air a été augmentée de 0,14 m3 /h à 0,42 m3 /h, permettant de retrouver des valeurs stables en O2 autour de 17%. Les débits d’extraction d’air étant connus, la quantité cumulée de CO2 créée et la quantité cumulée de O2 consommé par cuve au cours des essais ont été enregistrées par l’automate de chaque cuve et représentées sur la . On a observé que la masse consommée d’oxygène est environ deux fois plus importante que la masse de dioxyde de carbone extraite pour l’ensemble des cuves. Les quantités les plus importantes de CO2 et O2 ont été extraites de la cuve 1d, une des deux cuves ayant obtenu les meilleurs résultats de biodégradation. Ces données confirment que l’activité des micro-organismes a été plus importante dans cette cuve que dans les autres. Les teneurs en nutriments ont été mesurées : l’azote Kjeldahl par volumétrie, le phosphore par spectrophotométrie UV/visible et le potassium par spectrométrie d’émission atomique plasmatique inductive couplée, en fin d’essais. Les résultats obtenus, en comparaison avec l’état initial, sont présentés ci-dessous dans le tableau 5. Azote Kjeldhal NTK (mg/kg MS) Phosphore P 2 O 5 (mg/kg ) Potassium échangeable K 2 O (mg/kg) État initial État final État initial État final État initial État final Cuve 1a 700 69 60 144 128 Cuve 1b 700 600 69 59 144 149 Cuve 1c 700 600 69 61 144 183 Cuve 1d 786 700 155 64 266 250 Une consommation des nutriments s’est produite sur l’ensemble des cuves au cours de l’essai. Sur la cuve 1a, la consommation d’azote a été la plus importante, en lien avec une meilleure dégradation des hydrocarbures dans les terres de cette cuve. La consommation de nutriment, en lien avec la dégradation d’hydrocarbures, peut être estimée en fonction des résultats d’analyse tel que présenté dans le tableau 6. Quantité de terre par cuve (kg) 1 700 % Matière sèche 82 Abattement moyen en HCT C10 – C40 (mg/kg MS) 6 000 Quantité moyenne d’azote consommée (g) 139.4 Quantité moyenne de phosphore consommée (g) 17 Quantité moyenne de potassium consommée (g) 25.5 Étant donné le seuil de réhabilitation retenu qui est de 5000 mg/kg MS et compte tenu de la quantité de terres à traiter, l’abattement en hydrocarbures totaux HCT doit atteindre 21000 mg/kg MS. Les quantités de nutriments par tonne de terre ont donc pu être estimées dans le tableau 7. Quantité moyenne d’azote pour 1T de terres (g) 287 Quantité moyenne de phosphore pour 1T de terres (g) 35 Quantité moyenne de potassium pour 1T de terres (g) 53 Pour le suivi de l’évolution de l’activité microbienne, une analyse sur chaque cuve en fin d’essais a été réalisée. Une étape de criblage sur ADN des biomarqueurs présents suivie d’une quantification par PCR de l’ADN (la densité bactérienne) et de l’ARN (le niveau d’activité) permettent de caractériser le potentiel microbiologique. La quantification des bactéries totales est présentée ci-après dans le tableau 8. Bactéries totales (copies/g) ADN ARN État initial 3.40 E +09 9.10 E +07 État final Cuve 1a 1.51 E +10 5.51 E +08 Cuve 1b 2.80 E +10 1.67 E +08 Cuve 1c 1.45 E +10 7.71 E +08 Cuve 1d 2.31 E +10 1.72 E +09 On a noté que la densité bactérienne représentée par la quantité d’ADN, est plus importante qu’au départ (4 à 8 fois) et que les 4 conditions ne présentent aucune différence significative. Le niveau d’activité représenté par la quantité d’ARN, est plus important après les essais et cette activation est sensiblement plus importante pour la cuve 1d. Un potentiel de biodégradation assez important a été mis en évidence dans l’échantillon initial en termes de diversité (3 mécanismes sur 4 détectés) comme mentionné précédemment. Pour les échantillons analysés après essais, les potentiels de biodégradation sont également mis en évidence avec une importante diversité. Il n’y a pas de réelle différence entre les différentes cuves, mais il est à noter que certains biomarqueurs présentent des niveaux d’activité conséquents : A08 : hydroxylase de type AlkB, présente majoritairement chez certaines bactéries à Gram Positif, notamment du genre Prauserella . Dégradation des HC C5 - C20 ; D04 : monooxygénase de type Cyp153, retrouvée chez un large spectre d’hôtes dont Sphingopyxis . Dégradation des HC C10 – C20 ; F03 : monooxygénase de type LadA, identifiée notamment chez certaines bactéries du genre Mycobacterium . Dégradation des HC C15 – C36. Les résultats de cette étape de quantification de ces 3 biomarqueurs majeurs sont présentés sur . Les résultats révèlent une augmentation de la densité plus conséquente pour le biomarqueur F03, notamment pour les cuves 1b et 1d où un facteur 70 est observé. De la même façon, les niveaux d’ARN (activité) présentent une augmentation importante pour ce biomarqueur impliqué dans la biodégradation des hydrocarbures C15 – C36. Ce qui est très positif car plus de 70% de la pollution est constituée d’hydrocarbures aliphatiques C21 – C35. Plusieurs zones de pollution concentrées ont été répertoriées sur le terrain industriel à dépolluer. En considérant l’estimation haute du volume pour chaque zone de pollution concentrée, cela représente un volume de 1 111 m3 pour 2 000 tonnes (densité 1.8). Une concentration moyenne pour ces 2 000 tonnes de terres à traiter par biodégradation aérobie dynamisée peut donc être estimée à 30 445 mg/kg MS. Suite aux essais réalisés, après extrapolation à l’aide de la cinétique de traitement obtenue lors des essais sur l’unité pilote, nous avons pu évaluer la durée du traitement de l’ensemble des terres à dépolluer (2 000 tonnes), comme présenté dans le Tableau 9 ci-dessous Concentration moyenne en HCT des terres à traiter 30 445 mg/kg MS Objectif de réhabilitation 5 000 mg/kg MS Quantité de HCT à abattre 25 445 mg/kg MS Cinétique de traitement lors des essais 26 - 35 % d’abattement de la quantité sur 3 mois Durée prévisionnelle du traitement biologique 15 - 18 mois L’unité pilote selon l’invention, permet donc d’une part de trouver les conditions favorables à une biodégradation aérobie dynamisée et d’autre part d’extrapoler la cinétique de biodégradation pour déterminer la durée réelle du chantier de dépollution. Unité pilote de biodégradation dynamisée composée de 1 à n cuves (1), n étant un entier allant de 2 à 10 chaque cuve est ouverte dans sa partie supérieure (2) et est adaptée à recevoir la terre à traiter, et comprend : - au moins un système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air (8 ); - au moins l’un des capteurs suivants : débitmètre, détecteur O 2 , détecteur CO 2 , hygromètre, thermomètre ; et - au moins une unité de contrôle configurée pour enregistrer les données mesurées par ledit au moins un capteur. L’unité pilote de la revendication 1, dans laquelle au moins une cuve comprend au moins un système d’injection de fluides (9) qui est disposé au-dessous du système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air. L’unité pilote de la revendication 1 ou 2, comprend 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10 de préférence 4 cuves. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 3 est mobile. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle, chaque cuve est de forme parallélépipédique, d’une capacité de 0,5 à 2 m 3 , de préférence de 1 m 3 . L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le système d’aspiration et/ou d’insufflation d’air est disposé dans la partie supérieure de la cuve et traverse la cuve de part en part. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle le système d’injection de fluides est disposé dans la partie inférieure de la cuve et traverse la cuve de part en part. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle débitmètre est disposé de façon à mesurer le débit d’air entrant et sortant. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle hygromètre (16) est disposé de façon à mesurer l’hygrométrie de l’air entrant et sortant. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle le thermomètre (12) est disposé de façon à mesurer la température de l’air entrant et sortant. L’unité pilote de l’une des revendications 1 à 10, dans laquelle les détecteurs de O 2 et CO 2 sont disposés de façon à mesurer la teneur en O 2 et en CO 2 de l’air sortant. L’unité pilote selon l’une des revendications 1 à 11 qui comprend en outre une évacuation de sortie (23) disposée dans la partie inférieure de la cuve. L’unité pilote selon l’une des revendications 1 à 12 dans laquelle le système d’aspiration est relié à une pompe d’extraction (13) et le système d’injection est relié à une pompe d’injection (19). L’unité pilote selon la revendication 13 dans laquelle le débit de la pompe d’extraction et le débit de la pompe d’injection sont contrôlés par l’unité de contrôle. Procédé de dimensionnement d’un chantier de dépollution par biodégradation aérobie dynamisée, ledit procédé comprenant les étapes de : a. détermination de l’état initial du sol à dépolluer ; b. préparation des terres à traiter par biodégradation aérobie dynamisée ; c. remplissage d’au moins une cuve de l’unité pilote selon l’une des revendications 1 à 14 avec la préparation de l’étape b ; d. mise en route de l’unité pilote ; e. détermination de la cinétique de biodégradation dans l’unité pilote ; f. détermination de la durée du traitement et des conditions du traitement en termes de nutriments et d’oxygène du chantier de dépollution. Le procédé de dimensionnement selon la revendication 15 dans lequel le débit d’injection et d’extraction des fluides est régulé de façon à maintenir une teneur en O 2 autour de 14 à 20 %, de préférence 16 à 17%.