Journée des Doctorants – 7 mars 2014 Origine des variations d’efficacité des techniques de traitement de pollution organique in-situ Florie JOUSSE Directeur de thèse : O. ATTEIA Journée des Doctorants – 7 mars 2014 7/03/2014

Figure 1 : Mise en place d'un traitement d'oxydation chimique in-situ Introduction 7/03/2014 Figure 1 : Mise en place d'un traitement d'oxydation chimique in-situ

Introduction Hydrocarbures (HC) :polluants toxiques et persistants difficiles à éliminer ISCO : technique in-situ prometteuse en terme de coût et d’efficacité But de l’étude : Mise en place sur site, d’un traitement des HC efficace (oxydation chimique, traitement thermique, lavage par tensioactif, sparging) Tests sur Batchs nécessaires afin de déterminer les oxydants efficaces vis-à-vis des HC Oxydants étudiés : Permanganate de potassium Persulfate activé au Fer (II) Fenton (peroxyde d’hydrogène + Fer (II)) Ozone 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs Oxydation d’un mélange Gasoil/Fuel sur 24h ou 20 jours Schéma de l’expérience : Mélange Gasoil/Fuel 30 mL d’eau distillée 20 g de sable pur ou sol sableux Agitation 24h ou 20 jours Eau – Mélange Gasoil/Fuel Sable pur ou sol sableux Centrifugation 4000 rpm 10 min Hexane - Mélange Gasoil/Fuel Analyse chromatographie Gazeuse T° injecteur = 280 °C T° Four = 50 à 320 °C T° Détecteur =320 °c Hexane – Mélange Gasoil/Fuel Eau 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs Schéma des expériences d’oxydation sur batch du Benzène, Toluène et O-Xylène Injection à froid de Benzène, Toluène et O-Xylène 2 mL d’eau distillée 2 g de sable pur ou de sol sableux Agitation 24h ou 20 jours Analyse Chromatographie Gazeuse HEAD SPACE T° préchauffage échantillon = 40°C T° injecteur = 250°C T° Four = 50 à 250 °C T° Détecteur = 250°C 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs Oxydation des BTX et du mélange Gasoil/Fuel sur 24h avec quatre oxydants 7/03/2014

Oxydation des BTX et du Diesel sur 24h avec quatre oxydants Test d’oxydation sur Batchs Oxydation des BTX et du Diesel sur 24h avec quatre oxydants Permanganate : Absence d’élimination du Benzène Faible oxydation des composés du mélange Gasoil/Fuel Persulfate : Faible oxydation du Benzène Inefficace sur les autres composés Fenton et Ozone : Elimination complète des BTX Diminution du rendement d’oxydation en fonction du nombre de carbone 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs Influence du temps sur les batchs contenant des BTX et un mélange Gasoil/Fuel Permanganate de Potassium : Pas d’influence de la durée du traitement sur l’oxydation des composés Persulfate de Sodium activé au Fer (II) : Mise en évidence de l’efficacité de cet oxydant sur 20 jours 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs 7/03/2014

Test d’oxydation sur Batchs Influence de la présence de la matière organique sur l’oxydation des BTX et des composés du mélange Gasoil/Fuel Permanganate de Potassium :  des rendements d’élimination du Benzène, de l’Heptadécane et de l’Octadécane en présence de Matière Organique (MO) Persulfate activé au Fer (II) :  des rendements d’élimination du composé A1, de l’Heptadécane et de l’Octadécane en présence de MO Réactif de Fenton :  des rendements d’élimination de l’ensemble des composés en présence de MO Ozone : Pas d’influence de la MO 7/03/2014

Prix Oxydants (€/tonne) Prix Oxydants (€/Batchs) Comparatif des coûts en fonction des oxydants utilisés Source : BRGM - État de l'art sur la technologie de dépollution des sols et des eaux souterraines par oxydation in situ (2005) Oxydants Prix Oxydants (€/tonne) Prix Oxydants (€/Batchs) Avantages Inconvénients Fenton 1500 à 2000 0,007 Peu couteux, très efficace, active la biodégradation par rejet d’O2 Installation sur site couteuse car produit dangereux, temps de demi-vie de l'oxydant très court Ozone 6000 0,072 Très efficace, active la biodégradation par rejet d'O2 Prix à la tonne couteux, Installation couteuse, temps de demi-vie de l'oxydant très court Persulfate Fer (II) 2000 à 3000 0,09 Très efficace sur de longue durée de traitement, temps de demi-vie de l'oxydant long, Peu couteux Forte concentration en ions sulfate altère la qualité des eaux Permanganate 3000 à 4000 0,1 Peu couteux, temps de demi-vie long Efficacité moyenne, possibilité de colmatage des sols par la production de MnO2 12/12/2013

Conclusion D’après la comparaison des oxydants : Le réactif de Fenton et l’Ozone sont des oxydants très efficaces, cependant leurs installation sur site est difficile et leurs de temps de demi-vie sont très courts. Le Persulfate activé au Fer (II) offre de très bons rendements d’élimination sur des temps de traitement longs . Son installation sur site est plus simple. A partir de cette première étude, les oxydants choisis pour la seconde étape (tests sur colonnes) sont : Réactif de Fenton Ozone Persulfate de sodium activé au Fer(II) 7/03/2014

Perspectives : Tests sur colonnes Oxydation chimique : Injection de persulfate (1 volume de pore/semaine) Injection de Fenton (1 volume de pore/jour) Lavage par tensio-actif : Injection d’une solution de sucroester (10 CMC) (1 volume de pore/jour) 7/03/2014

Perspectives : Tests sur colonnes Sparging : Injection d’air (4 à 5 volumes de pore/jour pendant 2 semaines Injection de gaz oxydant : Injection d’ozone (4 à 5 volumes de pore/jour) pendant 1 semaine Traitement Thermique : Chauffage des colonnes à 60-70°C pendant 2 semaines 7/032014

Merci pour votre attention 12/12/2013