En France, près d'un chantier de dépollution de nappes sur trois est lié à la présence d'hydrocarbures, les deux autres concernant des produits organochlorés. Pour les traiter, on fait de plus en plus appel aux techniques de traitement in situ, qui sont employées depuis le début des années 1990. Si bien qu'aujourd'hui, elles occupent la première place en termes de volumes traités, et font l'objet de programmes de recherche. S'ADAPTER AUX SPÉCIFICITÉS Le choix de la technique de traitement dépend fortement des spécificités du site pollué, telles qu'énumérées par Thomas Car, directeur de la filiale de Caro-Biotechnik en Allemagne : « La position du site contaminé ; la future réutilisation du site ; la nature, l'étendue, la concentration et la profondeur de la contamination ; la nature et la structure des sols ; la profondeur de la nappe souterraine... » Avant les années 1990, la technique par pompage et traitement sur site prédominait. Cette méthode concerne principalement les hydrocarbures de type gasoil ou fioul. Et même si le traitement s'effectue à la surface, sur le site, certaines sociétés classent ce type de technique dans la famille des traitements in situ. « C'est lorsqu'il y a excavation du sol avec une mise à nu de la nappe que l'on parle, à ce moment-là, de traitement sur site », explique Erdogan Aktepe, responsable pôle in situ de Sita Remediation. La technique de venting-sparging est apparue après la technique par pompage-traitement. Elle consiste à injecter de l'air dans la nappe pour assurer la volatilisation des polluants (sparging), qui sont ensuite récupérés par une extraction d'air (venting). La dissolution de l'oxygène de l'air dans la phase aqueuse favorise la biodégradation aérobie de certains contaminants ; on parle dans ce cas de biosparging. Ces traitements sont aujourd'hui le plus couramment utilisés en termes de volumes (voir encadré page 34). Lorsque les dispositifs installés dans les piézomètres traitent les gaz du sol en même temps que la nappe et sa surface, on parle alors d'extraction multiphase. « Chez Sita Remediation, nous avons mis au point un procédé breveté nommé "extraction triple phase" qui répond aux particularités des sols à faible granulométrie, raconte Erdogan Aktepe. Ces procédés ont été mis en application surtout dans le nord de la France où le sol est composé d'argile et de limons. » Le procédé triple phase traite ainsi l'eau polluée, la phase flottante des hydrocarbures et la phase gazeuse du sous-sol. « Le traitement par pompage classique ne permet pas de traiter simultanément la phase gazeuse comme notre procédé "triple phase". En outre, il est surtout adapté aux sols grossiers de type sable », ajoute-t-il. Valgo propose également ce type de technique depuis 2006. La particularité de son procédé repose sur le design de la canne d'aspiration. « Grâce à sa conception originale, la canne mise en dépression permet de remonter l'eau et les gaz en même temps. C'est donc un gain de temps, mais aussi d'énergie, car les bulles d'air servent aussi à faire remonter l'eau », explique Laurent Thannberger, directeur recherche et développement chez Valgo. Sur site, les eaux pompées et les gaz sont ensuite séparés et traités dans une unité mobile. Concernant les eaux de la nappe, les techniques employées dépendent de leur qualité. « Parfois, un simple séparateur à hydrocarbures suffit. Dans d'autres cas, nous proposons des traitements plus poussés sur charbon actif, par exemple, ou les procédés de catalyse oxydative », commente-t-il. RÉACTIFS LIQUIDES OU SOLIDES Le traitement d'oxydation chimique in situ conduit à dégrader les polluants de type hydrocarbures ou huiles. Pour cela, on injecte, soit des réactifs liquides comme l'eau oxygénée (avec chlorure de fer) et le permanganate de potassium, soit des réactifs solides à dissolution lente, comme le peroxyde de calcium. « Le choix dépend de la nature de la nappe, et du fait qu'elle soit plus ou moins fracturée , explique Laurent Thannberger. Il n'existe pas de technique reine, tout dépend du contexte réglementaire et technique. » UN PROCÉDÉ BIEN ACCEPTÉ En outre, cette technique d'oxydation répond bien à la problématique des solvants chlorés. Utilisés pour la maintenance et la production industrielles, ces solvants sont le plus souvent le perchloroéthylène et le trichloroéthylène (utilisé pour l'usinage de pièces métalliques). « Ils correspondent à des molécules de petite taille, dont la densité et la solubilité sont très différentes de celles des hydrocarbures. Les solvants chlorés migrent profondément dans les nappes et constituent dans la plupart des cas des phases coulantes, difficiles à localiser », explique Erdogan Aktepe. Dans ce cas, on peut vraiment parler de traitement in situ : des réactifs chimiques sont injectés dans la nappe pour participer à la dégradation des polluants. L'inconvénient de ces techniques est l'utilisation de produits chimiques dans le milieu naturel. Pour cette raison, les entreprises de dépollution réalisent une étude de faisabilité avant de décider du choix de cette pratique. « Aujourd'hui, cette technique est bien acceptée, et nos essais en amont de la prise de décision sont là pour rassurer les acteurs », souligne Erdogan Aktepe. Parfois, des couplages de traitement sont également proposés, comme le pompage-traitement avec l'oxydation in situ, ou le venting-sparging avec l'oxydation in situ. « Ces couplages sont compatibles : au final, ils peuvent représenter une solution plus rapide et moins chère », assure-t-il. LES TRAITEMENTS DE RÉDUCTION Viennent ensuite les traitements de réduction, qui conviennent aux polluants de type solvants chlorés. Contrairement au traitement par oxydation (qui utilise par exemple le peroxyde d'hydrogène), la matière organique du sol réagit moins avec le produit de traitement de réduction. Valgo a importé une technologie de traitement par réduction originale, baptisée EHC. Celle-ci associe une source végétale de carbone à du fer pour stimuler la réduction chimique in situ. « La poudre de fer va s'oxyder au contact du chlore pour former du chlorure ferrique, un composé non nocif utilisé dans le traitement de l'eau », explique Laurent Thannberger. Ces produits ne sont pas solubles, ils ne se dissolvent donc pas en zone saturée. En outre, la nappe réagit rapidement à ce traitement. Avec l'EHC, l'injection va aussi engendrer une « zone d'influence » de potentiel redox très bas qui s'étendra au-delà de l'espace d'injection, augmentant ainsi l'efficacité du traitement. « La mise en oeuvre d'EHC est facile et rapide. Ce traitement peut être réalisé en une seule campagne en utilisant les moyens conventionnels d'injection », poursuit-il. La combinaison de fer et de carbone de l'EHC peut être utilisée dans des terres excavées, gérées comme un biotertre ; sur de grandes surfaces, traitées par landfarming (épandage contrôlé), notamment pour les pesticides organochlorés ; en injection directe, dans la zone de pollution, ou en formant une barrière réactive perméable, qui va protéger l'aval de la zone polluée en traitant au fur et à mesure le flux de nappe la traversant. Parmi les traitements in situ, on compte aussi la technique des barrières perméables réactives (BPR), mais qui reste marginale. Moins de dix chantiers en France mettent en oeuvre ce type de procédé. En Allemagne, elles suscitent en revanche beaucoup d'efforts de recherche et développement (notamment avec le projet Rubin financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche). Quant à la phytorémédiation, il s'agit d'une technique récente, qui concerne surtout les sols. « Dans le cas des nappes, je ne connais que certaines espèces avec des racines très longues qui peuvent avoir de l'intérêt, comme les peupliers, qui sont déjà utilisés pour traiter les sites pollués par des nitrates ou le nickel. Mais leur application reste très limitée, essentiellement dans le traitement de métaux lourds, avec des concentrations faibles et des durées de traitement très longues », estime Erdogan Aktepe. Une autre technique, le confinement, consiste dans la construction d'une paroi étanche et d'une couverture ceinturant la pollution évitant toute propagation de la pollution. Autre solution, l'atténuation naturelle englobe les mécanismes physiques, chimiques ou biologiques qui réduisent sans intervention humaine la masse, la toxicité, la mobilité, le volume ou la concentration des polluants dans les sols ou les eaux souterraines. VERS DES SOLUTIONS PLUS ÉCONOMIQUES Parmi les techniques en cours de développement, on trouve le traitement biologique des solvants chlorés. Certaines souches, trouvées naturellement dans le sol, participent à la dégradation de ces polluants. L'idée est d'identifier les mécanismes de dégradation du sol, et si des souches intéressantes sont présentes, stimuler leur activité en injectant des nutriments dans le sol. « Cela revient évidemment moins cher que les autres traitements et c'est moins agressif vis-à-vis de l'environnement. Le problème est que cela nécessite un temps de traitement beaucoup plus long, de trois à cinq ans, contre un à trois ans pour l'oxydation », résume Erdogan Aktepe. Parmi ces techniques biologiques anaérobiques, Sita Remediation explore l'utilisation d'huiles végétales : « Avec des partenaires privés et publics, nous travaillons sur le projet Eva Sol concernant ces huiles à microémulsions. Notre procédé Biocatalyseur O en est le premier résultat. Ces huiles peuvent être stockées facilement et être plus ou moins diluées, ce qui offre de bons avantages sur le terrain. » NOUVEAUX PROJETS Qu'il s'agisse de partenaires privés ou publics, les programmes de recherche se multiplient. Un programme baptisé Valorsites regroupe cinq projets pilotés chacun par une entreprise, dont deux concernent les traitements in situ. Celui encadré par Soletanche s'intéresse aux hydrocarbures volatils à grande profondeur. « Cette étude ne s'applique qu'aux sols. Le projet consiste à malaxer les sols en profondeur et créer une dépression pour récupérer les gaz », explique Olivier Déchelette, directeur général de Serpol et chef de projet de Valorsites. L'autre projet est celui de Serpol, dédié au traitement des pollutions au MTBE, l'adjuvant des carburants qui constitue un polluant persistant. « Le projet met en jeu des bactéries pour traiter la pollution. Le site d'expérimentation est situé entre Lyon et Saint-Étienne sur une station-service en activité. Grâce à l'utilisation de puces ADN, nous devrions rapidement avoir une cartographie complète de la population bactérienne présente. Déjà, certaines souches identifiées semblent bien adaptées au milieu pouvant garantir par la suite un traitement optimisé », poursuit-il. Enfin, d'autres projets menés par le Groupement d'intérêt scientifique sur les friches industrielles ( Gisfi) concernent plus particulièrement les sites difficiles à régler économiquement et techniquement, où aucune pression foncière ne rend la dépollution attrayante (voir Hydroplus n° 186, p. 28). IN OU EX SITU ? Pour les sols, la technique in situ est appréciée car elle permet d'éviter les contraintes d'excavation entraînant poussières et nuisances. Elle évite d'immobiliser l'activité d'un site et offre donc un bel avantage en termes de flexibilité. « Seule cette technique permet d'éviter l'interruption totale de l'exploitation d'un site. La technique sur site ou l'excavation sont surtout pratiquées dans les situations d'urgence, lorsque le propriétaire d'un site souhaite réaliser un aménagement et découvre la présence d'une pollution », commente Olivier Déchelette. Les contraintes des techniques in situ ? Elles nécessitent de la place, l'apport de réactifs, et une attention particulière doit être portée au niveau des résultats, notamment par rapport aux sols. Pour Thomas Car, ces méthodes ne doivent pas constituer des substituts aux méthodes hors site. « Seule l'excavation permet de prouver que l'on est venu à bout d'une pollution du sol. Les méthodes in situ comportent des risques, elles doivent être utilisées uniquement lorsqu'une excavation est impossible et non comme une alternative qui représente un coût moindre », insiste-t-il. Selon lui, malgré des analyses satisfaisantes de l'eau et du gaz du sol après traitement in situ, la pollution dans le sol peut ne plus diffuser mais toujours être présente et réapparaître à tout moment, selon les accidents de terrain ou les vibrations par exemple. « Pour la nappe, le contrôle des résultats est cependant plus facile car il peut être rapidement vérifié via un échantillonnage dans les piézomètres installés », ajoute Roland Marion, chef de projet au service friches abandonnées et sites pollués de l'Ademe. Difficile donc de trancher : « Il n'y a pas de solution miracle, chaque nappe nécessite une réflexion unique », conclut Erdogan Aktepe.