Recherche et innovation

PAPIRUS - etude de l'optimisation de la gestion de pollution en DNAPL

statut du projet | En cours
Détails de la manifestation
Date de début : Janvier 2018
Date de fin : Janvier 2021
Appel à projets de recherche : Gesipol - Gestion intégrée des sites et sols pollués : aide à la recherche et au développement
Année de l’appel à projets : 2018
Programme de la stratégie de Recherche : Gestion durable des sols, sites pollués et stockage du CO2
Organisme coordinateur : SERPOL
Partenaires : BRGM
Partenaires : UFC
Partenaires : INOVYN
Partenaires : INTERA
Partenaires : GSL
Zone d’implantation
des porteurs du projet :
Auvergne-Rhône-Alpes / Rhone / Vénissieux
Bourgogne-Franche-Comté / Doubs / Besancon
Bourgogne-Franche-Comté / Jura / Tavaux
Centre-Val-De-Loire / Loiret / Orléans
Haute-Corse
Pays-De-La-Loire / Mayenne / Craon

Le projet PAPIRUS (Pompage Assisté par Puits Inclinés avec Récupération par Upwelling et injection de Stabilisants) a pour objectif d’optimiser l’extraction et la stabilisation de DNAPL (Dense non-aqueous phase liquid) impactant le milieu souterrain. Trois axes de recherche comprenant des essais au laboratoire, des modélisations multiphasiques et des essais pilote sur site sont proposés pour répondre à l’objectif fixé.

La réalisation d’un forage dirigé dans la partie basale de l’aquifère destiné à relier plusieurs zones d’accumulation permettra d’améliorer substantiellement le rayon d’action de pompage et le rapport volume de DNAPL extrait/coûts de forage. En effet, l’éparpillement et la complexité des zones d’accumulation de DNAPL au fond de l’aquifère limite souvent la capacité d’extraction à partir d’ouvrages verticaux ponctuels en raison de la juxtaposition de cuvettes déconnectées contenant le DNAPL.

Un pompage par upwelling (technique de pompage des eaux souterraines non impactées au-dessus du DNAPL, validée dans le projet SILPHES) permettra d’augmenter la zone de capture du DNAPL. Les eaux pompées seront réinjectées de manière centripète, via des piézomètres, en périphérie de la zone source.

Par la suite, une partie des eaux pompées fera l’objet d’ajouts de formulations ad hoc de composés chimiques, dont les propriétés spécifiques permettront séquentiellement de :

  • Bloquer la zone de perméabilité la plus importante (sables graveleux) afin de privilégier le traitement de la saturation résiduelle dans les zones les moins perméables (sables fins). Pour favoriser la création de cette zone précontrainte, les formulations seront à base de liquides bloquants (gel et/ou mousse) ;
  • Diminuer les saturations résiduelles contenues dans les sables fins en mobilisant les polluants vers le drain sans dissoudre les DNAPL. Il s’agira donc de se placer sous les Concentrations Micellaires Critiques (CMC) des formulations utilisées. Les formulations mises au point permettront de balayer la zone des sables fins de manière homogène en limitant les phénomènes de digitation et de piégeage du DNAPL résiduel dans les dénivelés du substratum. Ces formulations, aux propriétés rhéologiques spécifiques, seront de type mousses et/ou gels ;
  • Bloquer le phénomène de rétrodiffusion de DNAPL issus des argiles (formant le substratum). Il s’agira de tapisser le fond de l’aquifère par ajout d’un gel de vectorisation à base de Fe zérovalent et/ou de charbon actif.

La mise au point de cette approche innovante reposera sur l’acquisition de données expérimentales de laboratoires qui permettront d’alimenter les modélisations multiphasiques. Ces modélisations à l’aide d’outils multiphasiques permettront de dimensionner les ouvrages d’injections et de récupération de produits purs mais également d’estimer les gains attendus par rapport à un traitement classique. Ce travail alimentera par conséquent les réflexions finales relatives aux analyses technico-économiques. L’ensemble des expérimentations au laboratoire et sur le terrain sera suivi par méthodes géophysiques. Il s’agit:

  • D'améliorer, la connaissance de la topographie du substratum et plus particulièrement les points altimétriques bas où le DNAPL est susceptible de s’accumuler ;
  • De quantifier les saturations résiduelles in situ et d’ajuster au mieux le traitement.

PAPIRUS a donc pour finalité de valider un scénario itératif de gestion de la pollution en DNAPL grâce à la succession de traitements physiques et chimiques complémentaires et innovants. PAPIRUS s’appuiera sur les dernières avancées dans le domaine de la recherche en sites et sols pollués avec comme objectif une diminution forte et homogène des saturations résiduelles et une diminution conséquente des relargages de polluants dans la phase dissoute qui constituent souvent un frein à l’atteinte du bon état de qualité des masses d’eaux souterraines.

Le procédé optimisé fera l’objet d’une démonstration sur le site de l’usine INOVYN de Tavaux.

Le projet rassemble un industriel (INOVYN, exploitant du site d’étude), des chercheurs et universitaires (UTINAM, BRGM), un bureau d’études spécialisé en modélisation hydrogéologique (INTERA), une société spécialisée dans les forages dirigés (GENDRY SERVICE LOCATION), ainsi qu’une société de travaux de dépollution (SERPOL).

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