Mise en oeuvre d'une dépollution biologique

Par STEPHANIE MAS, publié le jeudi 15 mars 2012 21:44 - Mis à jour le jeudi 16 juin 2022 13:59

Mise en oeuvre d'une dépollution biologique

Objectifs :

- Travail d'analyse des résultats de l'enquête Cassioppée sur l'analyse des sols des jardins et légumes des potagers sur la commune de Viviez et travail concret sur de la terre d'un jardin de Viviez.

- Mettre en oeuvre des techniques de dépollution biologique ou chimique pour dépolluer l'eau d'un site industriel non dépollué et la terre d'un des jardins de la commune de Viviez polluée par le plomb

étude sur la dépollution des sols en biotechnologie

La pollution au plomb de l'eau d'un site industriel non dépollué a été établie précédemment en travaux pratiques :

résultats du dosage biochimique des sels minéraux

et détection de la pollution au plomb

tableau de synthèse

Travail d'analyse des résultats de l'enquête Cassioppée sur l'analyse des sols des jardins et légumes des potagers sur la commune de Viviez

lien : travail d'analyse de résultats de l'enquête Cassiopée, proposition et mise en oeuvre de technique de dépollution

Mesures dans les légumes et les sols de jardins privés effectuées par l'INRA et la Cire :

http://www.invs.sante.fr/Publications-et-outils/Rapports-et-syntheses/Environnement-et-sante/2011/Evaluation-de-l-exposition-a-des-sols-pollues-au-plomb-au-cadmium-et-a-l-arsenic-en-Aveyron

Limites règlementaire :

plomb : 600 mg.kg^-1
cadmium : 100 mg.kg^-1
arsenic : 20 mg.kg^-1
zinc : 1500 mg.kg^-1

Le taux de plomb maximum est de 24000 mg/kg (dosage laboratoire) ce qui est supérieure à la limite règlementaire de 600 mg/kg, les taux minimum sont inférieurs à la limite.

Le taux de cadmium maximum est de 180 mg/kg ce qui est supérieure à la limite règlementaire de 100 mg/kg, les taux minimum sont inférieurs à la limite.

Le taux d'arsenic maximum est de 800 mg/kg (dosage laboratoire) ce qui est supérieure à la limite règlementaire de 20 mg/kg, les taux minimum sont déjà supérieurs à la limite.

conclusion : l’étude sur les jardins potagers de la commune montre une contamination importante des sols de surface en arsenic, cadmium, plomb et zinc.

La pollution de la terre d'un jardin sur la commune de Viviez est établie de la façon suivante :

terre d'un jardin de Viviez à analyser

résultats de la mise en évidence d'une pollution

au plomb de la terre d'un jardin de Viviez

- dernier tube n°4 : eau polluée au plomb + iodure de potassium (réactif de mise en évidence du plomb) : coloration jaune vif : témoin positif

- dans le premier tube n°1 : terre + eau déminéralisée + iodure de potassium : aucune coloration jaune

hypothèse soit la terre ne contient pas de plomb soit la concentration est trop faible pour être détectée soit le plomb est sous une forme qui ne peut pas réagir avec le réactif

à travers les documents lus au cours du projet et sur les techniques de dépollution, on sait que le plomb est peu biodisponible et fortement accroché aux constituants de la terre.

un des moyens pour le rendre disponible est de le solubiliser en acidifiant le mélange.

- dernier tube n°2 : terre + jus de citron + iodure de potassium : coloration légèrement jaune : présence de plomb

- dernier tube n°3 : terre + vinaigre d'alcool + iodure de potassium : coloration jaune claire : présence de plomb

cette expérience nous permet de conclure à une contamination au plomb du jardin de Viviez

Mise en oeuvre de technique de dépollution biologique ou chimique pour dépolluer l'eau du site industriel non dépollué et la terre du jardin de la commune de Viviez polluée par le plomb

lien : travail d'analyse de résultats de l'enquête cassiopée, proposition et mise en oeuvre de technique de dépollution

Mise en oeuvre d'une phytoremédiation de la terre polluée avec de la moutarde reconnue pour sa capacité à accumuler le plomb

L'expérience est menée dans plusieurs conditions pour rendre le plomb biodisponible pour la plante :

- terre non polluée (terreau) + graine de moutarde

- terre polluée + graine de moutarde

- terre polluée + graine de moutarde + jus de citron

- terre polluée + graine de moutarde + vinaigre blanc

mise en oeuvre d'une phytoremédiation

L'expérience est également menée avec des graines de tomates pour avoir une référence de légumes couramment cultivés dans les potagers du bassin :

- terre non polluée (terreau) + graine de tomate (tomate cerise de type poire rouge)

- terre polluée + graine de tomate

- terre polluée + graine de tomate + jus de citron

- terre polluée + graine de tomate + vinaigre blanc

Mise en oeuvre d'une biolixiviation par des microorganismes :

ajout de 10g de terre polluée / 100 mL de milieu dans un bioréacteur + microorganismes : moisissures, levures et bactéries qui vont décrocher le plomb de la terre et permettre sa neutralisation par la suite.

mise en oeuvre d'une Biolixiviation

silence ça pousse...

traitabilité_des_sols_pollués

traitement des sols pollués au plomb

Les biotechnologies au service

de la dépollution et de la protection de l'environnement

Les micro-organismes présents naturellement dans le sol peuvent être des agents efficaces pour traiter les effluents, les eaux et sols pollués mais aussi pour extraire des minerais. Alternative aux traitements classiques ou chimiques, cette technique biologique, naturelle et économique attend encore de grands développements. Cependant, elle est déjà opérationnelle et efficace dans certains secteurs industriels. Le BRGM s’est résolument orienté dans cette voie au sein de projets européens et nationaux en partenariat avec des industriels.

On sait depuis longtemps que les micro-organismes et notamment les bactéries peuvent posséder des capacités étonnantes de traitement. C’est notamment sur ce principe que fonctionnent la plupart des stations d’épuration des eaux usées en France où des colonies de bactéries gloutonnes digèrent les pollutions pour les réduire ou les supprimer.

Des effluents miniers sont également traités par ces techniques depuis quelques années. C’est vrai également pour les déchets ménagers mis en décharge où l’activité bactérienne permet une décomposition rapide et productrice de gaz comme le méthane. Ainsi, de nouvelles ressources énergétiques peuvent être produites à partir de la décomposition de ces déchets.

Des recherches ont déjà prouvé l’efficacité des bactéries dans la biodégradation du phénol, du cyanure, des hydrocarbures, des pesticides ou l’élimination de l’arsenic et de métaux lourds. Mais d’autres perspectives s’ouvrent également dans le combat pour la réduction des impacts du CO2. Ainsi, les hydrocarbures extraits dans les forages pétroliers sont “contaminés” par du CO2 et de l’H2S, qu’il faut séparer avec des techniques coûteuses et polluantes. Les moyens biologiques utilisés in situ, au sein même de la ressource, permettraient de réduire très sensiblement ces problèmes. C’est dire que ces techniques “naturelles” sont appelées à un bel avenir.

FICHE DE SYNTHESE SCIENTIFIQUE N° 16 - Novembre 2006

enjeux des géosciences

biolixiviation

les écotechnologies

Biolixiviation par agitation en bioréacteur

La bio-lixiviation permet l’extraction biologique du plomb insoluble grâce à l’action des microorganismes (bactéries Thiobacillus, champignons microscopiques Aspergillus, Penicillum) du sol qui solubilisent les polluants dans l’eau.

Les terres polluées sont excavées et mises en pulpe (entre 1 et 20 grammes de solide pour 100 mL de milieu) dans des réacteurs étanches aérobie ou anaérobie, la pulpe mélangée dans l’eau de ville est additionnée de nutriments (une source de carbone et d’énergie (glucose), azote, phosphore, magnésium, potassium…) et éventuellement d’un agent chélatant (EDTA). Le pH est rendu acide, la température d’incubation est réglée à 28-30 °C, le bioréacteur est agité de façon continue ou discontinue.

Le traitement est suivi d’une séparation liquide/solide, puis du traitement de la phase liquide pour élimination des métaux dissous.

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Dépollution par les plantes des sols pollués :

La phytoremédiation consiste à utiliser la capacité naturelle des plantes à contenir, dégrader ou éliminer les produits chimiques et les polluants du sol ou de l'eau. On s'en sert pour éliminer les métaux, les pesticides, les solvants, les explosifs, le pétrole brut et les contaminants qui risquent de s'échapper des sites de décharge. le terme phytoremédiation est composé de deux mots : phyto, qui signifue plante, et remédiation, sui signifie remise en état.

La phytoremédiation est une technique de dépollution basée sur les plantes et leurs interactions avec le sol et les microorganismes (bactéries, algues, champignons, microscopiques…). Cette technique concerne plus particulièrement l’épuration des eaux et la dépollution des sols. L’efficacité de l’application à la pollution de l’air est plus contestée.

En « collaboration » avec les microorganismes du sol, les plantes et les algues réduisent la mobilité de certains polluants (phytostabilisation), les absorbent (phytoextraction), les fixent dans leurs tissus (phytostabilisation) ou les métabolisent, permettant leur détoxification et leur élimination (phytodégradation).

Phytoextraction

C’est la voie dans laquelle les chercheurs se sont le plus investis depuis le début de cette décennie. La phytoextraction utilise des plantes capables de prélever les éléments traces toxiques et de les accumuler dans les parties aériennes qui seront ensuite récoltées puis incinérées (schéma ci-dessous).

Le plomb est naturellement peu biodisponible car il est sorbé (fixé) ou précipité donc peu soluble. L’ajout d’un chélateur comme l’EDTA (acide éthylène diamine tétra acétique) ou l’acide citrique aux sols augmente la solubilité du plomb et stimule l’absorption et l’accumulation du plomb dans la partie aérienne des plantes, on parle de phytoextraction assistée.

Ainsi le taux de plomb dans la partie aérienne peut dépasser 1% de la matière sèche contre 0.01 à 0.06 % sans chélateur.

De plus, il semblerait que l’intégration facilitée du plomb dans la plante tende a réduire la production de biomasse (la plante se développe moins bien et reste plus petite) (Römkens et al.,2003)

Pour cette technique, il convient de prévoir un système pour contenir le lessivage du plomb et éviter en particulier son transfert vers la nappe phréatique.

La quantité du métal extraite du sol est représentée par sa teneur dans le matériel végétal multipliée par la quantité de biomasse récoltée.

Des expériences réalisées sur des sols contaminés par plusieurs métaux, montrent une accumulation simultanée du plomb, du cadmium, du cuivre, et du zinc chez des plantes de colza après application de l’EDTA.

Les estimations suggèrent que les plantes peuvent extraire entre 180 et 530 kg.ha^-1 de plomb par an et que la dépollution d’un sol qui renferme plus de 2500 mg/Kg de plomb est possible sur une dizaine d’années.

Après chaque récolte, le matériel végétal contaminé est réduit par incinération et les cendres sont déposées en décharge. Si le coût le permet, le métal extrait d’un sol pollué peut être réutilisé de nouveau dans les différentes activités industrielles.

Sources :

- INSTITUT SUPERIEUR DE L’EDUCATION ET DE LA FORMATION CONTINUE DEPARTEMENT DES SCIENCES NATURELLES Bioremédiation / Phytoremédiation SN 232 Professeur : Chedly ABDELLY Année Universitaire 2006/2007

- Guide méthodologique du plomb appliqué à la gestion des sites et des sols pollués rapport final BRGM/RP – 52881 – FR juin 2004

http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-52881-FR.pdf

- http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/developpement-durable-2/d/phytoremediation_6863/

- http://www.blog-habitat-durable.com/article-la-valorisation-de-la-biomasse-issue-de-la-phytoremediation-85634460.html

- http://fr.wikipedia.org/wiki/Phytorem%C3%A9diation

- http://www.inra.fr/les_partenariats/collaborations_et_partenaires/entreprises/en_direct_des_labos/depollution_par_les_plantes_des_sols_pollues_en_selenium_exemple_de_phytoremediation

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Stabilisation à la chaux

Cette technique dite de «chaulage» permet de traiter :

- les effluents et les eaux contaminées par le plomb qui sont acides, en relevant le pH par un ajout de chaux (ou parfois simplement par un ajout de carbonate de calcium). Un précipité dit de « boues d’hydroxydes » est obtenu. Il piège une forte partie des métaux indésirables initialement présents en solution. Ces boues doivent ensuite être traitées en bassin de décantation pour séparer le précipité d’hydroxyde et l’effluent clarifié.

- la terre polluée en la mélangeant avec un réactif (chaux, bitume…) de façon à fixer les polluants sur une matrice minérale ce qui évite leur relarguage dans le milieu naturel. Le réactif enrobe et neutralise les polluants. Les terres ainsi stabilisées peuvent être réutilisées ou stockées en centre d’enfouissement technique.

Source : Guide méthodologique du plomb appliqué à la gestion des sites et des sols pollués rapport final BRGM/RP – 52881 – FR juin 2004

Lavage chimique des sols contaminés

Le lavage chimique consiste à extraire le plomb par dissolution de la phase qui le porte au moyen d’un agent d’extraction (d’acides (acide acétique, acide chlorhydrique), d’agents chélatants (complexants) EDTA …) approprié qui mobilise le polluant. Le sol et l’agent d’extraction sont mis en contact soit par lessivage en tas (percolation) soit par agitation (réacteur agité). Puis la phase solide et la phase liquide contenant les polluants sont séparés par décantation, filtration…, la phase liquide fait alors l’objet d’un traitement pour neutraliser le plomb.

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liens intéressants :

tout comprendre sur les site pollués :

http://www.brgm.fr/brgm/Sites_sols_poll/main_content.html

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Bienvenue :

Présentation du projet | Blog Dépol Decaz | Blog Atelier Scientifique et Technique

Travaux d'élèves :

Bassin de Decazeville Aubin : 150 ans de passé industriel

Conséquences de la pollution

Contrôle de la qualité biochimique d’une eau

Atelier scientifique : Découverte des processus de pollution et dépollution de l'environnement