Traitement & valorisation

 

Traitement et valorisation des sédiments pollués du Matanza-Riachuelo

 

Les sédiments pollués posent de plus en plus de problèmes, que ce soit au niveau environnemental ou technologique, mais également au niveau juridique et économique.

Dans l'optique de présenter un projet qui soit économiquement viable et intéressant, nous souhaitons valoriser les sédiments extraits. Aussi, nous avons envisagé la fabrication de briques à partir de ceux-ci, ainsi que la production de métal avec les éléments traces métalliques fortement présents. Il était également question, au départ, d'exploiter la matière organique présente dans les sédiments pour rendre une seconde vie aux sols décapités du Sud de Buenos Aires.

Cette seconde solution de valorisation ne sera pas étudiée par manque de temps mais elle mérite qu'on lui porte de l'attention.

Un traitement préalable des sédiments est nécessaire, il sera développé ci-dessous. Puis nous étudierons l'aspect économique de ce problème, essentiel dans un contexte comme celui-ci.

Nous avons pensé, comme lieu de construction des usines de traitement des sédiments, utiliser les sols décapités dont nous avons déjà parlé. Cependant, il faut tout de même bien prendre en compte que les distances ne sont pas les mêmes en Argentine et en France. Le transport ici risque de coûter extrêmement cher car la distance à parcourir est très grande. Prenons par exemple un sol au Sud de Buenos Aires, présentant de très mauvaises capacités agronomiques :

Source : Google maps

 

Il est ici question de transporter les sédiments sur plusieurs dizaines de kilomètres. Ceci est dans le cas où l'on extrait les sédiments et l'eau "au-dessus", car si l'on utilise le système de dragage présenté dans la page du même nom, le transport devra se faire par camions, ce qui sera économiquement bien plus rentable.

 

I. Introduction

Le premier pas pour produire des briques à partir des sédiments contaminés est de diminuer la mobilité ou potentiel de mobilité des polluants afin d'éviter que ceux-ci ne soient émis vers l'environnement.

Le concept d'immobilisation consiste à inhiber la mobilité des polluants dans l'endroit même où ils seront stockés par la suite.

Les matériaux auxiliaires pour l'immobilisation sont usuellement constitués de colles ou de matériaux avec la propriété de s'unir chimiquement ou physiquement au polluant. Ces matériaux (organiques ou inorganiques) réagissent avec les matériaux contaminés en formant des polymères, lesquels forment des réseaux et des agglomérats solides entourant complètement les polluants.

Ces matériaux immobilisants constituent une matrice qui enferme et retient les polluants à l'intérieur du réseau de polymérisation ; la dureté du matériau augmente. Selon l'état du matériau contaminé et de sa structure chimique, ces changements peuvent aussi engendrer une diminution de la toxicité.

Les réactions qui sont provoquées par la combinaison du matériau polluant et de l'immobilisant sont dépendantes de la constitution des deux matériaux et les forces chimiques ou physiques d'union peuvent donc varier à l'intérieur du matériau. C'est pourquoi il est important de prendre en considération le fait que le processus d'immobilisation peut être réversible.

 

II. Procédé d'inertage des sédiments pollués

Habituellement, l'unité de traitement est placée au plus près de la zone à traiter afin de réduire les coûts de transport des matériaux bruts. Malheureusement, comme nous avons déjà pu le voir précédemment, ceci n'est pas possible dans notre cas puisque nous sommes en plein centre ville. Le traitement se fera donc sur le terrain présenté dans l'introduction de l'étude des sédiments.

 

1) Première étape : la phosphatation

La première étape du traitement, étape dite de « phosphatation » est réalisée par l’unité A présentée sur le schéma ci-dessous. Le sédiment brut dragué est pompé et mélangé à 2 à 3,5% d’acide phosphorique H3PO4 dans un réacteur tubulaire (sa teneur en eau à ce moment-là approche alors les 50%). Cette étape permet la fixation des métaux lourds via les réactions décrites auparavant. En effet, en présence du calcium (Ca), minéral naturellement présent dans les sédiments, l’acide phosphorique permet l’apparition de phases cristallines de type phosphates hexagonaux - dits apatite - qui ont la particularité de piéger les métaux lourds. Le but du procédé n’est pas d’éliminer les métaux lourds mais d’empêcher la contamination de l’environnement, notamment par lixiviation, c'est pourquoi nous cherchons à les piéger.

Après phosphatation, les sédiments sont stockés sur un géotextile drainant durant 24h. Le lixiviat est récupéré et recyclé, puis les sédiments phosphatés sont disposés en andains de séchage régulièrement homogénéisés. Cette étape permet d'augmenter la siccité des boues ou pourcentage massique de matière sèche. Elle permet également une maturation de ces dernières : les apatites grossissent et les derniers métaux lourds sont piégés.

Le séchage des sédiments est généralement demandeur de beaucoup d’énergie ou de temps mais le phénomène dit de "moussage" (formation de bulles) qui se produit lors de l’ajout d’acide phosphorique accélère ce processus et permet de gagner du temps (et donc de l'argent).

Il est important de collecter les gaz émis lors des deux phases décrites ci-dessus que sont la phosphatation et le séchage. En effet, du dioxyde de carbone et du sulfure d'hydrogène sont produits ; ils seront traités sur charbon actif.

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