Caractérisation de l'effluent à traiter

Nous nous focaliserons pour cette étude sur le traitement des eaux de ruissellement. Les données du dossier d'étude d'impact nous ont permis d'avoir une idée de la composition de cet effluent. Notons que cette source d'information n'est pas totalement objective puisque l'étude à été menée par les porteurs de projet (Falconbridge et la SMSP). Ces données sont donc criticables et doivent être considérées avec précaution.

     Le pH

Le pH des eaux de ruissellemnt est légèrement basique avec un pH de 7,3 (+/- 0,4). (Chapitre 4 du Dossier d'étude d'impact, p 48; Disponible sur http://www.koniambo-nickel.com/fr/pdf/Volume%20I/Chapitre_4.pdf (consulté le 10/03/2010)).

     L'alcalinité

L'alcalinité est mesurée en milligramme de carbonate de calcium (CaCO3) présent dans le milieu. Le diagramme de spéciation des carbonates donne la répartition des espèces selon le pH.


Figure 1 : Diagramme de spéciation des carbonates

JACOB D.; Introduction to atmospherique chemistry; Princeton University Press, 1999; Chap 6.


D’après ce diagramme, l’espèce carbonatée la plus présente dans les eaux de ruissellement est l’ion hydrogénocarbonate (HCO3-).

     Composition anionique de l'effluent

Les données du tableau d'analyse des eaux de rivière en période d'étiage et de crue (Dossier d'étude d'impact, Annexe 4.2.1.c: Résultat d'analyse des eaux de surface du Creek Coco) ont permis d'estimer la concentration en anions dans les eaux de ruissellement collectées. En effet, le débit en période de crue est 4 fois plus fort que le débit en période d’étiage. Ces derniers étant connus, nous pouvons connaitre la concentration des eaux de ruissellment collectées:

Cétiage x (1/4) + Ceaux de ruissellement x (3/4) = Ccrue     (1)

Le tableau 1 ci-dessous donne les concentration des anions majeurs présents dans l'eau ainsi que de l'ion chromate qui retiendra toute notre attention par la suite.

Tableau 1: Composition anionique des eaux de ruissellement

 

*Source : Golder, 2005. Sinon, Annexe 4.2.1.c du Dossier d'étude d'impact

Pour la suite des calculs, c’est la valeur haute de concentration en chromate qui sera considérée, à savoir 0,5 mg/L.

La compréhension de la composition anionique de l'eau de ruissellement est d'autant plus importante que la chaîne de traitement présente une étape d'extraction des chromates sur résine échangeuse d'anions. La part des ions chromates dans la composition anionique de l’eau est très faible : 2,3 pour 1000. Et bien que la valence des chromates soit en règle générale plus forte (2) que celle des autres anions (1 ou 2), il y a un risque de compétition entre anion sur cette étape de traitement (Principe de l’échange d’ions).

     Présence de métaux dissous

Les données sur la qualité de l'eau montrent que les sources d'impact sur l'environnement liés aux métaux dissous proviennent principalement du chrome et du nickel (Golder, 2005). Le chrome demande une attention particulière car selon son état d'oxydation, celui-ci est toxique pour les êtres vivants et est même répertorié comme cangérigène pour l'homme en cas d'inhalation. Par la suite nous nous concentrerons sur le chrome.


Figure 2 : Diagramme de spéciation du chrome

Source : Olivier F.X. Donard ; Laboratoire de Chimie Analytique Bioinorganique et Environnement ; CNRS UMR 5254 IPREM.


Le chrome se présente sous trois formes principales: le chrome métallique, le chrome tivalent (en bleu sur la figure 2) et le chrome hexavalent (en rouge). Selon sont état, le chrome présente des propriétés physico-chimiques différentes. Ainsi, le chrome hexavalent est très soluble dans l'eau (donc très mobile dans l'environnement aquatique) tandis que le chrome trivalent est insoluble.


Figure 3 : Effet du chrome sur l'environnement et l'homme

Source : Agence de l'eau de Seine-Normandie

Le chrome VI a une toxicité bien plus élevée que le chrome III. Dans les milieu aquatiques, la forme hexavalent est particulièrement toxique pour les algues, la micro-faune (larves...) ainsi que la macro-faune (poissons). Enfin, une exposition répétée aux formes volatiles du chrome peut entrainer des cancers chez l'homme.


Figure 4 : Diagramme de spéciation du Chrome VI

Source: Carl D. Palmer and Robert W. Puls. 1994. Natural Attenuation of Hexavalent Chromium in Groundwater and Soils, EPA/540/5-94/505. U.S. EPA, Office of Solid Waste and Emergency Response and Office of Research and Development

Disponible sur: http://www.epa.gov/tio/tsp/download/natatt.pdf (consulté le 04/03/2010)

 Le chrome VI présente deux formes principales :

     -   une forme à deux atomes de chrome (Cr2072-) présente uniquement à pH inférieur à 7.

     -  une forme à un seul atome de chrome mais plus ou moins hydrolysée selon le pH : HCrO4- pour les pH acides et Cr042- uniquement pour les pH basiques.

La forme Cr2072- est minoritaire dans les eaux à pH neutre. C'est pourquoi nous ne considèrerons par la suite que la forme à un seul atome de chrome.