Rapport d'activité 2008 - LSGC (GP2E)

Contribution 2008 au GIS
Nom	Statut	ETP
Marie-Odile Simonnot	Professeur	80 %
Lise Lucas	MDC	40 %
Paula Tereza de Souza e Silva	Post doc	100 %
Romain Barbaroux	Doctorant LSGC - INRS ETE (Québec)	100 %
Valérie Gujisaite	Doctorante LSGC - LSE	100 %
Julien Michel	Doctorant LSGC - LSE	100 %
Van Viet Ngo	Doctorant	100 %
Julien Lemaire	Stagiaire Master II puis Doctorant	100 %
Stéphane Philippe	Stagiaire Master II	100 %
Steve Pontvianne	Technicien	50 %

Objectifs de l’année 2008 dans le cadre du GISFI

Nos objectifs pour l’année 2008 étaient :

• de poursuivre les recherches sur l’étude du transport de HAP et métaux en conditions non saturées depuis l’échelle du laboratoire vers l’échelle du lysimètre, avec des systèmes modèles(terre artificiellement polluée) et des systèmes réels (terre polluée prélevée sur friche),
• de développer la modélisation du transport de l’eau et des HAP à l’échelle du laboratoire et du dispositif de terrain (lysimètre, parcelle),
• de valoriser les travaux sur la thèse de Paula Teresa de Souza e Silva et poursuivre nos recherches sur le traitement par oxydation des sols pollués par les HAP, dans le cadre d’un partenariat industriel, du projet OXYSOL signé en 2008 et du projet franco-brésilien Cofecub,
• de travailler dans le cadre de partenariats industriels sur la dépollution de sols par oxydation,
• de poursuivre des recherches en partenariat avec l’INRS-ETE de Québec sur l’extraction et la valorisation du nickel contenu dans des plantes hyperaccumulatrices.

Principaux résultats

• Transport des HAP dans les sols en conditions non saturées

L’année 2008 a vu le passage de l’échelle de la colonne de laboratoire de petites dimensions, saturée ou non, à celle du lysimètre (thèse de J. Michel). Un lysimètre de la station d’Homécourt a été rempli avec de la terre de l’ancienne cokerie d’Homécourt en février 2008. Depuis, la teneur en eau, la température, le pH, la conductivité, le COT, les concentrations en HAP, métaux, anions et cations majeurs sont mesurées périodiquement dans l’effluent et à trois hauteurs. De plus, une échelle intermédiaire a été expérimentée, celle de la « grande colonne » de laboratoire ou mini lysimètre fonctionnant en régime non saturé avec une alimentation transitoire. Nous avons principalement montré que les HAP perçaient avec une concentration de l’ordre de quelques µg/L, que le zinc sortait à concentration constante et que le plomb n’était quasiment pas détecté dans l’effluent. Les expérimentations en petite colonne de laboratoire saturée permettent de prévoir les niveaux de concentrations en métaux en sortie du lysimètre. Par contre, elles surestiment les concentrations de HAP. Pour prévoir celles-ci, la « grande colonne » ou mini-lysimètre s’est avéré le plus approprié.

• Influence des métaux sur la sorption/désorption de HAP

Etant donné que les sols de friches de cokerie sont multipollués, nous nous intéressons à l’impact des métaux sur la sorption/désorption, dans le cadre de la thèse de J. Michel. Pour progresser dans la compréhension des processus, nous avons sélectionné un HAP modèle, le fluoranthène, et deux métaux modèles, le zinc et le plomb, généralement présents à des teneurs élevées dans les sols de cokerie. En 2007 nous avons présenté les résultats relatifs au zinc et nous présentons ici ceux relatifs au plomb. Sur la figure 6, on a représenté les isothermes de sorption du fluoranthène (entre 0 et 240 µg/L) en absence et en présence de plomb (0,1 ; 0,5 ; et 1 mg/L) à pH 7,3. la sorption du fluoranthène est modifiée en présence de plomb pour des concentrations de fluoranthène en solution inférieures à 0,02 mg/L, pour lesquelles la fixation du fluoranthène sur la terre non polluée est significativement augmentée, et ceci surtout pour les concentrations en plomb de 0,1 et 1 mg/L. En revanche, pour des concentrations supérieures à 0,02 mg/L de fluoranthène en solution, on n’observe pas d’influence du plomb sur la sorption du fluoranthène. Pour compléter les résultats obtenus en réacteur fermé, d’autres expériences ont été effectuées en petite colonne de laboratoire saturée en eau. L’ensemble des résultats concernant l’influence des deux métaux choisis sur la sorption du fluoranthène est en cours d’exploitation en vue de la rédaction d’une publication.

Figure 6 : Isothermes de sorption du fluoranthène en absence et en présence de plomb sur la terre TCh

• Modélisation du transport de l’eau et des HAP en colonne et en parcelles lysimétriques

Le travail présenté en 2007 a été complété par la simulation du transport de l’eau et d’un traceur non réactif dans un lysimètre, par le code Hydrus 1-D. De plus, on a cherché à quantifier la sensibilité, l’estimabilité et l’optimisation des différents paramètres de deux modèles, l’un à l’équilibre, l’autre hors équilibre (thèse de Van Viet Ngo). On a ainsi pu montrer quels étaient les paramètres les plus sensibles, qui seront ceux à mesurer avec la plus grande précision.

• Traitement par oxydation de nappes et de terres polluées par les HAP

En 2008, nous avons tout d’abord continué la publication des résultats obtenus lors de la thèse de Paula Teresa de Souza e Silva. La plus grande partie de nos travaux expérimentaux ont été menés dans le cadre du projet OXYSOL (ANR Precodd) et du partenariat avec l’Université Fédérale du Pernambouc (UFPE, Recife, Brésil) soutenu par le Cofecub et la CNPQ. Nous avons travaillé sur la sélection d’un oxydant approprié au traitement des terres d’anciennes cokeries polluées par des HAP (stage post-doctoral de Paula Teresa de Souza e Silva et début de thèse de Julien Lemaire). Pour cela, des expériences de laboratoire ont été effectuées avec des échantillons de terre en suspension dans l’eau et différents oxydants (notamment permanganate, peroxyde d’hydrogène, percarbonate, persulfate, peroxyde de calcium). Nous avons pu ainsi sélectionner deux oxydants, dont l’action sera étudiée plus précisément et qui seront mis en œuvre en colonne et en lysimètre dans la suite du projet OXYSOL. Par ailleurs, nous avons travaillé dans le cadre de deux partenariats industriels. Le premier, avec Brézillon a porté sur le traitement par la chaux de terres polluées excavées à l’échelle laboratoire puis pilote (sur la station d’Homécourt). Le second, avec ICF Environnement a concerné le traitement par oxydation d’une nappe contaminée par des xylènes.

• Valorisation du nickel présent dans la biomasse d’une plante hyperaccumulatrice

Des recherches ont été initiées depuis 2005, en partenariat entre le LSE, le LSGC, l’INRS ETE de Québec, et l’UAT de Tirana sur la valorisation du nickel contenu dans la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale et la thèse de Romain Barbaroux, en cotutelle entre l’INRS ETE de Québec et l’INPL a démarré en 2007. Les plantes hyperaccumulatrices chargées en nickel sont prélevées en Albanie (doctorat d’Aida Bani, LSE-UAT). Le nickel est extrait de la biomasse sèche par de l’acide et les travaux entrepris en 2008 ont porté sur différentes voies possibles de purification du nickel à partir du lixiviat.

Perspectives

Les travaux actuels offrent de nombreuses perspectives de publication et de nouvelles recherches.

• l’étude expérimentale du transport des HAP et métaux en lysimètre doit être poursuivie afin d’obtenir des résultats sur une période de temps suffisamment longue et d’en tirer des conclusions solides ; elle doit également être étayée par la modélisation,
• l’étude de l’oxydation in situ au sein d’une filière complète de dépollution (projet OXYSOL) est en plein essor et de nombreux résultats devraient être obtenus en 2009,
• les travaux sur l’extraction et la purification du nickel à partir de la plante Alyssum murale offrent des perspectives particulièrement prometteuses.

Enfin sur un plan plus global, on continuera à privilégier les travaux interdisciplinaires, en partenariat avec d’autres laboratoires du GISFI, et à développer les relations industrielles et internationales.

Voir aussi

• La page de présentation du laboratoire