Développement d'un procédé de lavage de sol pour le traitement simultané des HAP et du plomb. (2008)

La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de &#13;\nce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce &#13;\nrésumé peut être lue en PDF.&lt;br /&gt;&lt;br /&gt; Le XXle siècle, ère du du Développement Durable, marque une prise de conscience de&#13;\ntaille : la gestion des déchets et des contaminants générés par l'Homme. Les&#13;\nrecherches sur le traitement de matières contaminées sont nombreuses et ce pour&#13;\ndiverses matrices (sols, sédiments, boues d'épuration, résidus industriels, etc.) et par&#13;\ndivers modes de traitement ex situ ou in situ (biologique, physico-chimique, thermique).&#13;\nSi beaucoup de procédés de traitement de sols contaminés se voient commercialisés de&#13;\npar le monde, très peu proposent un traitement simultané de contaminants organiques&#13;\net inorganiques. Ce projet cible des contaminants hautement toxiques (HAP et plomb),&#13;\naux propriétés fondamentalement différentes, et se place au coeur d'une problématique&#13;\ncontemporaine: dépolluer à moindre coût. Le défi scientifique inhérent au projet résulte&#13;\ndes différences fondamentales des propriétés des contaminants visés (organiques et&#13;\ninorganiques) ainsi que dans l'hétérogénéité de distribution des contaminants&#13;\norganiques au sein de la matrice. Les seuils réglementaires définis dans ce projet&#13;\ncomme seuils de référence relatifs à la qualité des sols, sont les seuils établis par la&#13;\npolitique de protection et de réhabilitation des terrains contaminés du Québec.&#13;\nL'objectif ultime de ce projet concerne le développement d'un procédé de traitement de&#13;\nsols contaminés par des HAP et du plomb, de manière simultanée au sein d'un même&#13;\nréacteur, qui soit simple, fiable, économiquement applicable, et propre. Ainsi, des essais&#13;\nde lavages mixtes ont été entamés, faisant apparaître deux filières potentiellement&#13;\nintéressantes, soient: CAS + EDTA et CAS + NaC1 à pH 3. Seule la filière utilisant NaCI&#13;\na été retenue pour la suite des essais, menés en cellule de flottation. De l'ensemble des&#13;\nessais réalisés, l'idée d'un procédé mixte HAP/Pb se dessine en flottation sous des&#13;\nconditions standards d'opérations (CstdO : ST = 10%, [CAS] = 0,2% p/p, [NaC1] = 5,5M,&#13;\npH = 3, tflottation = 15 min, Qflottation = 3 L/min, vitesse d'agitation = 1 800 tours/min, T =&#13;\n20°C, n = 1). L'optimisation du procédé autour de ces paramètres mène à considérer&#13;\nces conditions, comme les conditions optimales de flottation (CoptF). L'optimisation du&#13;\nprocédé de flottation a permis de développer une technologie capable de décontaminer&#13;\nsimultanément des sols présentant des contaminations mixtes (de type HAP/Pb). Sous&#13;\nles conditions de flottation définies comme optimales, la manipulation du nombre de&#13;\nflottation appliqué (n), permet d'abaisser les teneurs en contaminants à des&#13;\nconcentrations acceptables aux yeux de la législation de référence. Ainsi, plus la matrice&#13;\nd'entrée est contaminée, plus l'objectif d'abaissement des seuils de contamination aux&#13;\nseuils réglementaires, nécessite l'addition d'un nombre n croissant de flottations&#13;\nsuccessives. Lors du développement de cette technologie de «soil washing» par&#13;\nflottation, trois phases distinctes apparaissent: la sélection de conditions mixtes&#13;\noptimales pour la solubilisation et la séparation des contaminants, l'optimisation du&#13;\nprocédé retenu et traitement des effluents générés, l'optimisation du procédé avec&#13;\ntraitement et recirculation des eaux de procédé.&#13;\nUne démarche originale de cette recherche réside dans l'étude du comportement des&#13;\nsurfactants amphotères, dans cette application de traitement des sols contaminés par&#13;\nlavage. Ainsi, deux surfactants de type sultaine (CAS) et betaine (BW) issus d'acides&#13;\ngras de noix de coco sont testés quant à leur potentiel de solubilisation des HAP et des&#13;\nmétaux (Pb). Au regard des résultats obtenus dans ce projet pour le CAS, l'idée d'utiliser&#13;\ndes surfactants amphotères, à des fins environnementales de décontamination, est&#13;\nmaintenue et vivement encouragée. Le potentiel d'utilisation de surfactants amphotères&#13;\nen procédé de traitement de sols contaminés est démontré avec une efficacité de&#13;\n46 ± 2% sur la somme des HAP. Cependant, et comme pour tout surfactant, la nature&#13;\ndes groupements amphotères présents sur la tête sont à l'origine de sa balance&#13;\nhydrophile-lipophile, et donc de son comportement en solution. Ainsi, si le&#13;\ncocamydopropylhydroxysultaine (CAS), présentant un groupement R-(CH3)2N+-CH2CHOHCH2-&#13;\nS03-, s'est avéré efficace, le cocamydopropylbetaine BW, présentant un&#13;\ngroupement R-(CH3)N+-CH2CH2-COO-, n'a montré aucun potentiel de solubilisation des&#13;\nHAP aux concentrations testées.&#13;\nEnfin, une deuxième particularité de cette étude concerne le traitement des effluents&#13;\ngénérés, et rapporte que si le procédé développé permet d'atteindre un sol en fin de fin&#13;\nde procédé respectant les seuils réglementaires en vigueur, il traite également ses&#13;\neffluents avec un taux de récupération du plomb supérieur à 90% en 60 minutes de&#13;\ntraitement électrochimique par électrodéposition. Toutefois, la non-reproductibilité&#13;\nd'efficacité du procédé pour l'enlèvement des HAP, lors de re-circulations des eaux,&#13;\nmène à reconsidérer la qualité des eaux en sortie d'électrochimie. Ainsi, la formation&#13;\nd'acide hypochloreux, par oxydation durant le traitement électrochimique, a pu être mise&#13;\nen évidence et confirme la dégradation (ou inhibition) du surfactant (dans ses propriétés&#13;\nde solubilisation), lors de la re-circulation des eaux de procédé. À ce stade&#13;\nd'optimisation, si le procédé de traitement des sols est fiable, le procédé de traitement&#13;\ndes effluents faillit. En fait, les émissions de gaz dangereux (C12) occasionnés par&#13;\nl'oxydation des eaux de procédé lors du traitement par électrodéposition mène à&#13;\nreconsidérer l'utilisation même de l'électrochimie pour le traitement de ces effluents. Un&#13;\nessai en précipitation chimique est proposé au sein de ce projet. Des réactions&#13;\ncompétitives interviennent au cours de la précipitation chimique et cette étape reste, à&#13;\nce stade, bien que non optimisée, prometteuse.