DI-UMONS : Dépôt institutionnel de l’université de Mons

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2019-10-17 - Colloque/Présentation - communication orale - Français - page(s)

Chenoy Louise, De Weireld Guy , Hantson Anne-Lise , "Modélisation des équilibres de lixiviation des éléments traces métalliques dans les sédiments de dragage" in 17ème congrès de la Société Française de Génie des Procédés, Nantes, France, 2019

  • Codes CREF : Environnement et pollution (DI3840)
  • Unités de recherche UMONS : Génie des Procédés chimiques et biochimiques (F505), Thermodynamique, Physique mathématique (F506)
  • Instituts UMONS : Institut des Sciences et du Management des Risques (Risques)

Abstract(s) :

(Français) L e dragage des voies navigables est une opération indispensable afin, notamment, de favoriser le transport fluvial, ce dernier étant moins polluants que le transport routier. Le passé industriel de la R égion Wallonne (Belgique) et s a forte urbanisation ont causé la pollution des sédiments par des métaux lourds et divers types de composés organiques. La législation en vigueur considère les sédiments comme des déchets, ces derniers pouvant être valorisés (comme remblais, incorporés dans des matériaux de constr uction, ...) si les concentrations en polluants ne dépassent pas les valeurs seuil s . Dans le cas contraire, les boues de dragage doivent être éliminées en centre d’enfouissement, ce qui entraine des couts importants, à moins qu’un traitement puisse diminuer suffisamment les teneurs en polluants ou leur relargage . A cette fin, différents types de traitements existent, dont un basé sur la séparation granulométrique des différentes fractions des sédiments, mais aucun ne s’est montré efficace pour tous les types de matières et pollutions rencontrées. Dans ce contexte, la recherche s’est focalisé e sur la mise au point et sur l’étude d’un modèle permettant de simuler les équilibres relatifs à sept éléments traces métalliques (ETM) (le zinc, le cadmium, le plomb, le cobalt, le cuivre, le chrome et le nickel) dans des échantillons de sédiments. La modélisation a pour but d’améliorer la compréhension des phénomènes responsables du relargage des métaux. De plus, un modèle le plus prédictif possible permettrait d’étudier le relargage/ la rétention des éléments traces dans des scénarios de traitement ou de valorisation des sédiments. Tout d’abord, trois échantillons correspondant à la fraction limoneuse (issue d’une plateforme de séparation granulométrique des boues de dra gage) de trois sédiments prélevés en Région Wallonne (échantillons M2834 , M483 7 et M5106) ont été caractérisés du point de vue chimique et minéralogique. La lixiviation des éléments traces métalliques a été étudiée lors de test s à l’équilibre en batch, soit à l’eau déminéralisée soit en fonction du pH. L’ensemble des informations récoltées a s ervi à élaborer un modèle « multisurface » simulant les équilibres au sein de la matrice des sédiments. Ce modèle (voir figure 1) , construit à l’aide du logiciel PHREEQC [1] , prend en compte la dissolution/précipitation des phases minérales, la sorption su r les oxydes de fer et d’aluminium [2] , la sorption sur la matière organique [3] (solide et dissoute) et l’échange ionique sur les argiles . Ces phases sont considérées comme les plus importantes dans la rétention des éléments traces dans les environnements naturels [4] . Les concentrations relarguées simulées en fonction du pH se sont avérées proches des résultats expérimentaux pour le zinc et le plomb, comme le montre la figure 2, mais aussi pour le cadmium et le cuivre. Le relargage en fonction du pH est m oins bien représenté pour le nickel, le cobalt et le chrome. A titre d’illustration de l’application potentielle du modèle, ce dernier a été utilisé pour simuler l’effet de trois types de traitement s (ajout de chaux, phosphatation et ajout d’un amendement) sur les sédiments étudiés. Les résultats montrent que les effets des différents traitements sont variables d’un sédiment à l’autre et d’un métal à l’autre, et confirme nt que le pH est un facteur dét erminant dans l’immobilisation ou non des ETM . Le modèle mis au point, s’il ne peut prédire de manière absolue les concentrations relarguées, fournit des tendances utilisables dans la mise au point des traitements et dans les études de risques des scénario s de valorisation.