Décontamination des sols pollués par des métaux, du pentachlorophénol et des dioxines et furanes.

Le Canada, comme beaucoup de pays industrialisés, possèdent de nombreux sites de stockage \nde bois traité fortement contaminés par des polluants organiques (pentachlorophénol (PCP), \ndioxines et furanes (PCDDF) et inorganiques (As, Cu et Cr). Il n'existe pas actuellement de \ntechnologies capables de décontaminer efficacement et, à des coûts raisonnables, ce type de \ncontamination mixte. Étant donné l'absence de technologies appropriées, les approches \nretenues ont été la stabilisation chimique ou solidification, ou encore, l'excavation et \nl'enfouissement des sols contaminés. Or, ces approches sont, à tout le moins, fortement \ndiscutables d'un point de vue environnemental et sont d'ailleurs proscrites dans bien des \nsituations. La décontamination et la protection des sols et des terrains contaminés apportent de \nnombreux avantages pour le Canada à la fois économique et politique (réduction de la part des \nterrains contaminés inscrits au déficit budgétaire), écologique (préservation de l'environnement \net réduction des déchets associés à certaines filières de traitements) et sanitaire en raison de la \ntoxicité des contaminants. \nLa réalisation de ce doctorat a permis de mettre à jour les connaissances théoriques et \ntechniques requises pour amener, à l'échelle industrielle, une nouvelle technologie simple \n(solubilisation conjointe des métaux et des polluants organiques), sécuritaire (utilisation de \nproduits chimiques inoffensifs, réutilisation des eaux de procédé) et performante (capable de \nréduire les teneurs en contaminants sous le seuil du critère C du Gouvernement du Québec) de \ndécontamination de sites. \nLes recherches effectuées ont permis d'identifier deux filières technologiques efficaces pour \nl'enlèvement des métaux (As, Cr et Cu) et du PCP à partir de quatre sols présentant des \nteneurs variables de ces contaminants. Les teneurs en PCDDF de ces sols sont également à \ndes concentrations supérieures au critère C voir au critère D de la réglementation du Québec. \nLes quatre sols étudiés proviennent de trois sites de stockage de bois traité en cours ou en \nprojet de réhabilitation. Les teneurs mesurées en polluants dans ces quatre sols se situent dans \nles gammes suivantes: 50 à 250 mg As/kg, 35 à 220 mg Cr/kg et 80 à 350 mg Cu/kg, 2 à 30 mg \nPCP/kg et 1 300 à 6 500 ng TEQ-PCDDF/kg. \nLes deux procédés (flottation acide et lixiviation basique) ont été comparés pour décontaminer \nchacun des quatre sols présentant des contaminations variables en métaux et en PCP. Les \nessais ont été réalisés avec des masses de 100 g de sol (fraction 0 - 2 mm) en bécher de 2 L \nou en cellule de flottation. \nLa flottation du sol en milieu sulfurique pendant 1 h à 60°C avec trois cycles de flottation en \nutilisant le surfactant cocamidopropylbétaine (BW) à 1 % a permis de solubiliser les métaux avec \ndes rendements moyens respectifs pour le Cr, le Cu et l'As de 51, 85 et 90%. Les teneurs \nfinales en métaux dans les sols étaient inférieures au critère B. Le PCP a été solubilisé du sol à \nun rendement moyen pour les quatre sols de 62%. \nD'un autre côté, la lixiviation basique des sols pendant 2 h à 80°C a permis de solubiliser le Cr, \nle Cu et l'As avec des rendements moyens respectifs de 32, 60 et 77%. Trois des quatre sols \navaient des teneurs en métaux inférieures au critère B après traitement. Pour le PCP, le \nrendement moyen pour les quatre sols était de 87%. Les teneurs des quatre sols étaient \ninférieures au critère C et relativement proches du critère B. \nPar la suite, la performance des deux procédés chimiques a été évaluée pour l'enlèvement des \nPCDDF à partir des sols contaminés. Les conditions opératoires du procédé le plus performant \npour l'enlèvement simultané des métaux, PCP et PCDDF ont été optimisées et la récupération \ndes polluants par différentes techniques de précipitation, adsorption et d'échange ionique a été \nétudiée. La réutilisation en continu des eaux de procédé et l'évaluation technico-économique du \nprocédé ont également été réalisées. \nL'optimisation du procédé de lixiviation basique par la méthodologie des plans d'expériences a \npermis la décontamination des quatre sols avec des teneurs finales en As, en Cr, en Cu, en \nPCP et en PCDDF inférieures au critère C (excepté pour les PCDDF de l'un des quatre sols). \nPlusieurs modes de traitement ont été étudiés dans le but de pouvoir rejeter ces effluents dans \nles égouts ou de pouvoir les recycler dans le procédé de décontamination sans risque de perte \nd'efficacité. Les résultats ont permis de montrer l'efficacité du traitement par précipitationcoagulation \navec des teneurs finales en arsenic et PCP inférieures à 1 mg/L et en chrome et \ncuivre à 5 mg/L. Un traitement par échange ionique avec une résine fortement cationique suivi \npar une adsorption sur charbon actif a permis l'élimination de plus de 99 % du PCP. Le coût de \nce traitement est cependant relativement élevé, 240 - 364 $/tst par rapport au traitement par \nprécipitation-coagulation qui est évalué à 76 $/tst. \nAfin de réduire les coûts de décontamination des sols, des essais ont été réalisés afin d'évaluer \nl'applicabilité de ce procédé en contre-courant avec recirculation des effluents. La \ndécontamination des sols en contre-courant a permis de réduire les coûts de traitement à \n292 $/tst sans perte d'efficacité. Ces résultats sont très encourageants et permettent \nd'envisager une application industrielle de ce procédé après son étude à l'échelle pilote. \n

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