Traitements biologiques
Pour le traitement des MPP, voir aussi les articles :
- Traitements et prétraitements
- Traitements physico-chimiques
- Traitements thermiques
- Valorisation - Elimination ultime
Généralités
Les
traitements biologiques ou biotraitements peuvent être répartis
en trois classes selon leur lieu d'application. Chacune de
ces classes utilise des technologies très proches, sinon identiques,
moyennant quelques adaptations afin de mobiliser la masse du matériau
à traiter sur site :
- le biotraitement sur sol en place (biotraitement in situ) : utilisable en finition sur pollution dispersée et sites favorables;
- le biotraitement sur site après excavation (biotraitement on site) : compostage ou biotertre ;
- le biotraitement sur plate-forme spécialisée (biotraitement hors site) : landfarming, compostage, biotertre.
Les traitements biologiques actuellement applicables aux
MPP ne s'adressent qu'aux matériaux secs. A noter
que les effluents liquides sont généralement riches
en hydrocarbures et que leur traitement dans des réacteurs
biologiques reste un sujet de recherche qui n’a pas encore
trouvé de solutions réalistes, applicables à
court terme aux gros volumes générés par une
marée noire.
Le choix d'un traitement biologique
implique des tests de faisabilité préalables. D’une durée d'un à deux mois, ils sont réalisés
en phase liquide, au laboratoire, sur échantillons (un litre
environ), sachant que :
- sont dégradables, à terme : les N-alcanes, isoalcanes et aromatiques ;
- sont partiellement biodégradables : les hydrocarbures cycliques saturés et aromatiques ;
- sont résistants : les résines et asphaltènes.
Certaines techniques permettent de dégrader des molécules
résistantes. Leur exploitation à grande échelle
et en milieu ouvert impose une certaine prudence pour éviter
une dissémination incontrôlée dans l'environnement
des micro-organismes utilisés.
L'épandage contrôlé ou landfarming
L'épandage
ou landfarming a été longtemps le seul procédé
de biodégradation utilisé (à petite échelle)
pour des MPP peu chargés en hydrocarbures (moins de 1 à
2 %). Il exige de grandes surfaces avec un plan d'épandage
difficile à mettre en action (nombreux acteurs à convaincre
et contrôles à réaliser).
L’efficacité
et la rapidité (un à deux ans) de la biodégradation
varient notamment en fonction de l'aération du sol, de son
humidité, de la bio-disponiblité des nutriments, de
la richesse microbienne et de la température. La mise en culture
favorise le métabolisme des micro-organismes. Le principal
risque à maîtriser se rapporte à la migration
du polluant dans le sol et l'entraînement par l'eau libre (ruissellement
en surface, infiltration vers la nappe).
Les autres techniques, plus
élaborées, nécessitent des préparations
du matériau à traiter :
- au départ : criblage, homogénéisation,
foisonnement (obtention d'une porosité suffisante) ;
- pendant le traitement : aération, ajouts de nutriments
et d'eau, en liaison avec un suivi régulier de ces paramètres
et de l'abattement de la teneur en hydrocarbures.
Le épandage contrôlé ou landfarming est le traitement
biologique le plus rustique (Source Cedre)
Application 1 : Heinrich Heine et Mataram
Le
2 avril 1988, deux cargos (le Heinrich Heine et le Mataram)
entraient en collision près de l'embouchure du canal
de Kiel, en Allemagne. Malgré l'intervention de 5
navires récupérateurs d'hydrocarbures, les
rives de l'Elbe furent impactées. Trois mille tonnes
de terres argileuses polluées furent extraites lors
des opérations de nettoyage terrestres et transférées
dans un site de stockage intermédiaire. Des analyses
portant sur la composition du sol et du pétrole ont
été menées, et ont permis d'envisager
un traitement des matériaux pollués par landfarming.
La zone de traitement
a été installée en mai 1989 sur un champ où
du froment avait été cultivé, non loin du site
de stockage intermédiaire. L'épandage des matériaux
pollués fut réalisé en été. Après
15 semaines durant lesquelles le sol fut ameubli, fertilisé
et arrosé, les analyses du sol mirent en évidence
la diminution de la concentration en hydrocarbures totaux : 500
mg d'HCT par kg (correspondant au seuil de réhabilitation
fixé), alors que la concentration initiale était de
5 400 mg d'HCT par kg.
Application 2 : Sea Empress
Le naufrage du Sea Empress (15 février 1996) a engendré
32 600 tonnes de déchets, dont 12 600 tonnes de déchets
solides. Parmi ces 12 600 tonnes de déchets solides, 7 800
tonnes (comprenant notamment le sable souillé) ont été
traitées par landfarming à la raffinerie de Texaco
(raffinerie à laquelle le pétrole transporté
par le Sea Empress était destiné), sur un site propice
à l'activité bactériologique.
Le compostage
La mise en andains,
à l'air libre ou sous hangar, avec retournement mécanique,
aération forcée et ajout de nutriments permet d'améliorer
le rendement de la biodégradation naturelle en diminuant
la durée du traitement de 3 à 9 mois selon le polluant.
Expérimentée avec certaines difficultés pour
les algues non polluées, la technique pourrait être
étendue à des algues faiblement polluées par
des hydrocarbures. Mais le compost obtenu aurait du mal à
trouver un débouché (dévalorisation du produit,
méfiance des consommateurs).
Biocentres, sociétés et unités de compostage
(cliquer pour agrandir)
Le traitement en biocentre utilisant la technique des biotertres pourrait être intéressant dans certains cas (polluant biodégradable). Ces installations peuvent être construites près du site à dépolluer, pour limiter les transports de matériaux et favoriser le recyclage sur place.
Le biotertre (ou biopile)
Le
traitement en biotertre (ou biopile) est réalisé sous
couvert, avec traitement des gaz et des jus produits (lixiviats),
aération, humidification et addition de nutriments (azote et
phosphore) au substrat à dépolluer. Des volumes importants
de MPP solides (plusieurs centaines de m³) contenant des hydrocarbures
en relativement forte concentration (jusqu'à 5% ou 50 000 ppm)
sont ainsi traités pour la réhabilitation des sols pollués.
Ces chantiers procèdent par excavation de la couche souillée,
avec un traitement sur site ou hors site, en fonction des volumes
et des distances par rapport aux centres spécialisés.
- Durée du traitement : de 5 à 12 mois selon la nature du polluant, voire 3 ans pour des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) particulièrement résistants.
- Coûts du traitement : d'autant plus attractifs que les lots à traiter sont importants. De 150 euros HT/t pour moins de 100 t en biotertre, ils chutent à 50-60 euros HT/t autour du millier de tonnes. Les phases d'essais préalables, de préparation et de suivi analytique ont un coût quasiment fixe avec les biopiles, à la différence des traitements physicochimiques ou thermiques qui ont des coûts plus proportionnels aux quantités traitées.
- Avantage par rapport aux méthodes thermiques ou physico-chimiques : la structure du matériau traité est conservée.
Utilisée
en traitement de sols pollués, la technique pourrait vraisemblablement
s'appliquer au cas des MPP de marée noire contenant notamment
des algues fermentescibles, sous réserve de disposer d'hydrocarbures
encore suffisamment biodégradables, compte tenu du vieillissement
en mer lors de la période précédant l'échouement
et à terre suite aux délais de récupération
et de stockage.
Traitement en biotertre
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Dernière mise à jour : 06/03/07