Dans la halle G2, des big bags se livrent à un véritable ballet. L’un est suspendu à plusieurs mètres de hauteur, d’autres sont acheminés par chariots élévateurs. À Orléans, les équipes du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) s’affairent : 86 m3 d’un mélange de sable de carrière, de matière organique (3 %) et d’argile (2 %) doivent être déchargés dans le pilote d’essai plurimétrique (PPM) de la plateforme Prime. « Cet automne, des mousses d’extinction d’incendie de feux d’hydrocarbures ou de solvants – d’ordinaire utilisées par les pompiers – y seront déversées », précise Stéfan Colombano, ingénieur chercheur en sites et sols pollués. Ces mousses sont l’un des vecteurs de contamination de l’environnement aux composés per- et polyfluoroalkylés (PFAS). Le projet européen H2020 Promisces, coordonné par le BRGM, s’attaque à ces polluants très persistants encore mal connus, grâce à ce pilote unique en France.
Lancé fin 2021, il vise à mieux caractériser le devenir des PFAS dans les sous-sols, ainsi qu’à développer des technologies de dépollution. Sept cas d’études ont été retenus, dont les essais sur le pilote PPM du BRGM. « Il y a une pression de plus en plus forte de la population sur les PFAS », remarque Jonathan Senechaud, le responsable du développement de l’activité sites et sols pollués chez Colas Environnement, l’un des partenaires du projet. Ces substances sont utilisées dans de nombreuses industries pour leurs propriétés antiadhésives, imperméabilisantes et leur résistance aux températures élevées. « Nous sommes intervenus sur un chantier de décontamination d’eaux de rabattement en Belgique. C’est un procédé que nous maîtrisons. Mais l’enjeu principal est de réduire les coûts de traitement de l’eau et de développer des solutions pour le sol. »
Hervé Boutet Les dimensions du pilote (10,4 x 3,6 x 4 m, ou 120 m3) permettent de tester des procédés à l’échelle 1:1. (photo : Hervé Boutet)
L’accès à cette échelle est une étape cruciale entre le laboratoire et les essais sur site.
— Arnault Perrault, directeur de Colas Environnement
Durant vingt-quatre mois, la moitié du PPM est occupée par le projet. Le pilote, inauguré en 2020, est modulaire : grâce à l’ajout de cloisons, deux essais peuvent être menés en même temps. « C’est l’une de ses particularités, confie Clément Zornig, son coresponsable. Il est possible d’aller jusqu’à quatre modules séparés, de faire circuler de l’eau dans la double paroi ou encore de réaliser des mesures depuis la paroi latérale. » Pour Promisces, un milieu simplifié est mis en place. « Dans ces conditions contrôlées, nous pourrons plus facilement caractériser le comportement des polluants à une échelle 1:1 », poursuit Clément Zornig. « L’accès à cette échelle, tout en maîtrisant les paramètres, est une étape cruciale entre le laboratoire et les essais sur site », ajoute Arnault Perrault, le directeur de Colas Environnement.
Maîtriser les coûts
De la cuve à moitié remplie de sable émerge une forêt de 12 tubes noirs en polyéthylène haute densité. Ils serviront à réaliser des prélèvements d’eau dans ce sol reconstitué. De nombreux câbles suspendus plongent dans la cuve et fourniront des mesures de permittivité et de succion. « L’instrumentation vise à suivre en 3D la répartition du polluant, explique Stéfan Colombano. En injectant de l’eau jusqu’à 2 mètres de hauteur, nous allons également simuler l’effet du battement des nappes sur sa dispersion. »
Autre volet de Promisces : la dépollution. « À ce jour, plusieurs procédés ont été testés au niveau mondial : l’adsorption, la dégradation et la stabilisation, résume l’ingénieur chercheur. Nous allons combiner plusieurs techniques. » Depuis la plateforme, surplombant la cuve, il liste les procédés de dépollution retenus : réduction chimique par défluoration, oxydation par persulfate et cavitation.
« Avec Microlife Solutions, une entreprise partenaire du projet, nous allons également tester un mélange d’enzymes afin de dégrader entièrement les PFAS résiduels après traitement chimique », complète Marc Crampon, le coresponsable de Prime. Toutes les combinaisons de techniques sont considérées. « Notre objectif est de mettre au point un procédé conciliant le niveau de dépollution souhaité, la consommation d’énergie et le coût », affirme Stéfan Colombano. Alors qu’aucune contrainte réglementaire n’existe à ce jour sur les niveaux de pollution des sols aux PFAS, la maîtrise des coûts est un enjeu de taille. « Nous allons œuvrer à trouver une solution applicable d’un point de vue technique et financier. Notre rôle est de réussir le transfert de la R & D sur le terrain », confie Arnault Perrault.
Utiliser des liquides non newtoniens
Ces procédés seront testés dans le PPM, mais il faut d’abord les affiner à petite échelle. Direction les blocs préfabriqués. Ils abritent des dispositifs expérimentaux aux échelles centimétrique et métrique. « Grâce à cette panoplie d’équipements, nous travaillons à des niveaux TRL 3 à 7 », commente Clément Zornig. Un outil novateur dans le secteur de la dépollution va y être prochainement formulé pour attaquer les PFAS dans les sols et les nappes phréatiques : un liquide non newtonien (des liquides dont la viscosité change selon la contrainte). Cette technique innovante pallie un frein majeur à l’efficacité des procédés de dépollution in situ : l’hétérogénéité du sol. Des mousses ou gels de liquide non newtoniens seront utilisés pour répartir les additifs dépolluants de façon homogène dans les différentes couches du sol. Ces liquides offrent aussi la possibilité de pousser les polluants vers un puits de pompage.
Hervé Boutet Des essais de dépollution, notamment avec des liquides non newtoniens, sont menés dans des colonnes centimétriques et métriques, avant le pilote. (photo : Hervé Boutet)
Une expérience en cours dans le cadre du projet Mobilmousse illustre également l’expertise de l’équipe du BRGM. Elle vise à améliorer la récupération d’autres polluants. Sous une hotte aspirante, l’un de ces liquides – le xanthane – pousse le gazole préalablement injecté dans une colonne remplie de sable. « Pour ce projet, les rendements épuratoires sont passés d’environ 50 à 90 %, révèle Stéfan Colombano. Nous espérons aussi améliorer les rendements dans le projet Promisces. »
