EP4041466A1 - Procédé de traitement d'un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques - Google Patents

Procédé de traitement d'un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques

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EP4041466A1
EP4041466A1 EP20781590.3A EP20781590A EP4041466A1 EP 4041466 A1 EP4041466 A1 EP 4041466A1 EP 20781590 A EP20781590 A EP 20781590A EP 4041466 A1 EP4041466 A1 EP 4041466A1
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EP
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soil
activated carbon
hydrocarbons
cement
hydraulic binder
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Application number
EP20781590.3A
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German (de)
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Inventor
Le-Chien Hoang
Nouffou TAPSOBA
Ivan SERCLERAT
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Holcim Technology Ltd
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Holcim Technology Ltd
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Publication date
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/022—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating soil polluted with hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons, characterized in that it comprises at least one step of mixing the soil with activated carbon and hydraulic binder, as well as the product capable of to be obtained by said process.
  • the present invention also relates to a composition for treating soil polluted with hydrocarbons comprising activated carbon and hydraulic binder, and the use of said composition for the treatment of soil polluted with hydrocarbons.
  • Soil pollution is generally the result of mining, oil or other industrial activities such as steel, coking, chemicals.
  • the inventory of polluted soils and the characterization of pollutants highlight their contamination by pollutants such as heavy metals, sulphates, halogenated solvents and hydrocarbons.
  • Soil decontamination is a growing demand and comes with major challenges in terms of public health and environmental protection.
  • Lowering the hazard class can also make it possible to reuse the soils treated in this way, for example in road sub-layers or in embankments.
  • the builder is required to treat the excavated soil before dumping it.
  • Hydraulic binders are already used for the treatment of contaminated waste or soil.
  • Anionic pollutants such as sulphates, or heavy metals, present in contaminated soil, can be trapped during the hydration process of a hydraulic binder mixed with the soil to be treated and with water.
  • These elements can be trapped in hydrates of the CSH (hydrated calcium silicate) or sulfoaluminous type of the ettringite or calcium monosulfoaluminate type. Some elements can also be stabilized in the form of hydroxides.
  • the Vicat company describes the use of a composition comprising a sulphoaluminous clinker for the treatment of soils polluted with sulphates.
  • the composition of the sulfoaluminous clinker has been optimized so that it does not release (or less) chromium than a standard sulfoaluminous clinker during the treatment of the ground.
  • anionic pollutants such as sulfates or heavy metals present in the contaminated soil are trapped during the hydration process of a hydraulic binder mixed with the soil to be treated and with water.
  • These elements can be trapped in hydrates of the C-S-H type (hydrated calcium silicate) or sulfoaluminous type of ettringite or calcium monosulfoaluminates. Some elements can also be stabilized in the form of hydroxides.
  • Soils can also be polluted with hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons.
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • VCI Immun Report Value soil for sensitive use: Residential with cultivation of a vegetable garden
  • VCI Immun Assessment Value ground for non-sensitive use: industrial (or commercial), with outdoor work (examples: construction work, etc.), for half of the exhibition, and industrial with an activity of office type for the other half of the exposure time
  • the aim of the invention is to provide a method for treating soil polluted by hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons, said method being efficient, economical, easy to implement on the soil excavation site (ie not requiring the transfer of the soil to another place) or to the landfill site, and allowing the hydrocarbon content of said soils to be significantly lowered.
  • Another aim of the invention is to provide a composition exhibiting good reactivity when it is mixed with polluted soil with soil polluted with hydrocarbons, which makes it possible to limit the costs of depollution.
  • the first aspect of the invention is a process for treating soil polluted with hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons, characterized in that it comprises at least one stage of mixing the soil with, by weight of soil:
  • hydraulic binder from 0.1 to 10%, preferably from 0.25 to 5%, of hydraulic binder, the total content of activated carbon and of hydraulic binder being in particular between 0.5 and 15%, advantageously between 1 and 12% , preferably between 1 and 7%, and more preferably between 2 and 5%.
  • the hydraulic binder / activated carbon mass ratio is preferably between 0.2 and 9, preferably between 0.5 and 9, more preferably between 1 and 4.
  • the mass ratio can thus be between 1 and 9, preferably between 0.5 and 4, or else between 0.2 and 4, advantageously between 0.2 and 3, advantageously still between 0.2 and 1.
  • a process for treating a soil polluted with hydrocarbons is a process which makes it possible to lower the hydrocarbon hazard class of said soil, by converting the hydrocarbons into a less mobile, less toxic form.
  • the treatment process advantageously makes it possible to trap the hydrocarbons chemically and / or physically within a solid material comprising in particular soil and a hardened hydraulic binder.
  • the term “soil” denotes a more or less friable material consisting mainly of earth and / or sand in all possible proportions.
  • the sol contains from 3 to 50%, preferably 3 to 40%, preferably 3 to 35%, preferably 3 to 20%, more preferably 3 to 15% by weight of water.
  • the dry matter and water content by weight of a soil is typically measured by the gravimetric method, in accordance with standard NF ISO 11465 (A) of August 1994.
  • hydrocarbon denotes one or more organic compound (s) consisting of carbon and hydrogen atoms, of the crude formula CnHm where n and m are two liquid natural integers or solids at room temperature.
  • Hydrocarbons can be of any nature and from any origin. These hydrocarbons can, for example, come from the activity of factories such as refining plants or coking plants, or from pipeline leaks, maritime accidents in the transport of oil, land accidents in the transport of fuels.
  • PAH polycyclic aromatic hydrocarbons
  • hydrocarbons consisting of several benzene rings arranged in particular in a linear, angular or clumped manner.
  • PAHs are made up exclusively of carbon and hydrogen although oxygen, sulfur and / or nitrogen can substitute for carbon in at least one benzene ring to form heterocyclic aromatic substances, commonly grouped with PAHs.
  • PAHs are well known as soil pollutants: Naphthalene (NAF), Acenaphthene (ACE), Acenaphthylene (ACY), fluorene (FLE), Anthracene (ANT), Phenanthrene (FEN), Fluorantbèue (FLA), Pyrene (PYR) , Beuzo [a] authracene (BaA), Chrysene (CRY), Beuzo [b] fluoranthene (BbF), Benzo [k] fluoranthene (Bkf), Dibenzo [ah] anthracene (dBA), Benzo [a] pyrene (BaP) , Benzol [g, hi] perylene (GHI), lnconvergeno [1.2.3] pyrene (IdP).
  • the expression “soil polluted with hydrocarbons” denotes a soil comprising more than 50 mg / kg of hydrocarbons.
  • the linear hydrocarbon dosages of C10-C40 typically comply with standard NF EN ISO 16703 (A) of August 2011 and those relating to PAHs typically comply with standard NF ISO 18287 (A) of August 2006.
  • activate carbon denotes a material consisting essentially of carbonaceous material with a porous structure, preferably microporous and / or mesoporous, exhibiting a high higher specific surface area, typically greater than 100 m 2 / g, 250 m 2. / g, or else 400 m 2 / g.
  • the activated carbon used for the implementation of the present invention can be of any origin, and can in particular be grafted with additional chemical functions and / or heat treated.
  • the activated carbons obtained by slow pyrolysis of wood are however preferably excluded from the scope of the invention.
  • the activated carbon used advantageously has a specific surface area greater than or equal to 500 m 2 / g, and is preferably between 450 and 1500 m 2 / g.
  • the specific surface is measured by the technique based on Brunauer, Emmett and Teller (BET) theory in accordance with ISO 9277: 2010 of September 2010.
  • BET Brunauer, Emmett and Teller
  • the activated carbon used may be in the form of a powder preferably having a D50 of between 5 and 100 ⁇ m, more preferably between 10 and 40 ⁇ m.
  • the bulk density of the activated carbon useful in the invention is between 400 and 600 kg / m 3 .
  • the ash content of the activated carbon useful in the invention is between 10 and 20% by total weight of carbon. active.
  • a hydraulic binder is a binder which is formed and hardens by chemical reaction with water.
  • the formulas of the oxides commonly encountered in the field of hydraulic binders are also abbreviated with a single letter, as follows: C represents CaO, A represents Al 2 O 3 , F represents Fe 2 C> 3 , S represents S1O 2 , $ represents SO 3 , M represents MgO, and T represents T1O 2 .
  • the use of a hydraulic binder in the treatment process of the present invention is advantageous in particular in that during the treatment, the hydraulic binder absorbs water and then hardens, thus forming a matrix in which is embedded activated carbon which itself contains the adsorbed hydrocarbons.
  • the use of a hydraulic binder makes it possible to encapsulate the activated carbon and to totally or partially prevent the release of hydrocarbons by the activated carbon during the storage of the treated soil.
  • this hardening helps to consolidate the mixture and immobilize the activated carbon.
  • the mixture can easily be handled and transported (especially by land) without the activated carbon having adsorbed the hydrocarbons being able to fly away and in turn become a source of pollution.
  • the hydraulic binder is a common cement as defined in standard NF EN 197-1 of April 2012, preferably a cement type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV or CEM V as defined in standard NF EN 197-1 of April 2012.
  • the binder used is a CEM I cement
  • CEM I cement - 0.1 to 10%, preferably 0.25 to 5%, of CEM I cement, the total content of activated carbon and CEMI I cement being in particular between 0.5 and 15%, advantageously between 1 and 12%, preferably between 1 and 7%, and more preferably between 2 and 5%.
  • the hydraulic binder is a cement of CEM III A, B or C type, that is to say a so-called blast furnace cement obtained by mixing a Portland clinker with 30 to 90% by weight, of preferably 36 to 95% by weight of blast furnace slag.
  • the blast furnace slag fixes the hydrocarbons with latent reactivity and therefore greater stability over time.
  • the soil is mixed with, by weight of soil:
  • the preferred CEM III cement is CEM III A or CEM III B.
  • the hydraulic binder is a sulfoaluminate cement. It is well known in the field of hydraulic binders that there are different types of sulfoaluminate cements distinguished according to their composition in terms of phases. mineralogical. An alitic sulfo-aluminous cement simultaneously contains ye'elimite and alite (C3S), but without belite. Ye'elimitic sulfoaluminate cement consists of a mixture of ye'elimite (about 15-50% by weight), calcium sulfosilicate or sulfopurrite and anhydrite, but does not contain alite.
  • a belitic sulfoaluminous cement predominantly contains the ye'elimite and belite phases and do not contain or an alite content less than or equal to 5% by mass, or having no alite.
  • the hydraulic binder of the invention can be a sulfoaluminous clinker comprising more than 50% by mass of Yeelimite phase, from 5 to 10% by mass of belite phase, and from 1 to 5%.
  • a sulfoaluminous clinker comprising 5 to 60% by mass of calcium sulfoaluminate optionally doped with iron, 0 to 25% by mass of calcium aluminoferrite and 20 to 70% by mass of belite phase, such as that developed by the company CIMENTS FRAN ⁇ AIS and described in French patent application FR2990363.
  • the soil is mixed with, by weight of soil:
  • sulfo-aluminous clinker from 0.1 to 10%, preferably from 0.25 to 5%, of sulfo-aluminous clinker, the total content of activated carbon and of sulfo-aluminous clinker being in particular between 0.5 and 15%, advantageously between 1 and 12%, preferably between 1 and 7%, and more preferably between 2 and 5%.
  • the hydraulic binder is a calcium aluminate cement such as those defined in standard NF EN 14647 of December 2006.
  • the main constituent of a calcium aluminate cement is monocalcium aluminate (CaO Al 2 O 3 ). Its other constituents are calcium aluminoferrites, dicalcium silicate and calcium silicoaluminate.
  • the aluminous cement is an aluminous cement from the TERNAL® range marketed by the company IMERYS ALUMINATES.
  • the binder used is a calcium aluminate cement
  • the soil is mixed with, by weight of soil:
  • the binder is advantageously chosen from a CEM I cement as defined in standard NF EN 197-1 of April 2012, a CEM III A, B or C cement comprising between 30% and 90% by weight of blast furnace slag ground, a sulfoaluminate cement or a calcium aluminate cement.
  • the hydraulic binder and the activated carbon are added simultaneously to the soil, optionally in the form of a composition as defined in the third aspect of the invention.
  • the treatment method according to the invention comprises at least the following successive steps: a) providing the soil; b) concomitantly adding the hydraulic binder and the activated carbon to the soil, optionally in the form of a composition as defined in the third subject of the invention; c) knead the mixture from step b); d) optionally, a hardening step.
  • the activated carbon and the hydraulic binder are added separately to the soil, a mixing step optionally being able to be inserted between the two addition steps.
  • the activated carbon is preferably added first.
  • the treatment method according to the invention comprises at least the following successive steps: a) providing the soil; b) separately adding the activated carbon and the hydraulic binder to the soil, a mixing step optionally being able to be inserted between these two additions, the activated carbon preferably being added first; c) knead the mixture from step b); d) optionally, a hardening step.
  • the soil is treated using only the activated carbon and the hydraulic binder, and possibly water.
  • the implementation of the process of the invention advantageously does not require the use of other curing products, whether they are solid or liquid, organic or inorganic.
  • the implementation of the mixing and hardening steps are detailed below.
  • the mixing action consists in mixing the soil, the activated carbon and the hydraulic binder by rotation in a container which preferably contains a mixing screw, for example an Archimedean screw, or at least a pale one.
  • a mixing screw for example an Archimedean screw, or at least a pale one.
  • Any type of mixer can be used, in particular an industrial mixer, in particular a mixer operating continuously or discontinuously.
  • the mixer can be open or closed. Mixing can for example be carried out using a concrete mixer (e.g. concrete mixer) fixed or mobile (e.g. mixer truck).
  • the mixing step can last between 1 minute and 2 hours, for example between 1 minute and 30 minutes, or between 30 and 2 hours, depending on the volume of mixture to be mixed.
  • a standing time can optionally be observed at the end of a mixing step.
  • the method of the invention can also include a step of adding water so as to adjust the water content of the soil to be treated before the mixing step. This addition can also be made during the mixing step.
  • the water content of the soil can be adjusted so that the soil entering the mixing step contains 3 to 50%, preferably 3 to 40%, preferably 3 to 35%, of preferably 3 to 20%, more preferably 3 to 15% by weight of water.
  • the method of the invention preferably comprises a step of hardening the kneaded mixture of hydraulic binder, activated carbon and soil.
  • This hardening phase can for example last from 15 minutes to 30 days, depending on the volume mixed, and does not require any particular intervention, such as for example the addition of a curing product.
  • This hardening phase can take place at a temperature between 0 and 40 ° C. Very advantageously, this hardening step can take place on the same site where the mixing took place or else after transporting the mixed mixture to a storage site.
  • the treated soil contains at most 10 to 4000 mg of hydrocarbons, in particular of PAH, per kg of dry soil for example at most 3000 mg, preferably 2000 mg / kg, more preferably 1000 mg / kg of hydrocarbons per kg of treated soil.
  • the total PAH content of the polluted soil at the end of the process of the invention is preferably between 50 and 2000 mg / kg of dry soil, preferably less than 1000 mg / kg, 750 mg / kg , 500 mg / kg dry soil.
  • the invention relates to a product capable of being obtained at the end of the process of the invention, characterized in that it comprises soil, a hardened hydraulic binder and activated carbon as defined above. above.
  • the invention relates to a composition for the treatment of soil polluted by hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons, comprising, in% by weight:
  • the composition advantageously comprises between 70 and 80%, preferably between 70 and 75% by weight of hydraulic binder and / or between 20 and 30%, preferably between 25 and 30% by weight of activated carbon.
  • composition can also advantageously comprise between 10 and 30%, preferably between 20 and 30%, more preferably between 25 and 30% by weight of hydraulic binder and / or between 50 and 80%, preferably between 70 and 80%, preferably between 70 and 75% by weight of activated carbon.
  • said composition comprises a Portland cement as defined in standard NF EN 197-1 of April 2012, a CEM III cement, preferably a CEM III A, B or C cement comprising between 30% and 90%. % by weight of ground blast furnace slag, a sulfoaluminate cement or a calcium aluminate cement, preferably a CEM III type slag cement comprising between 340% and 90% by weight of blast furnace slag crushed.
  • the invention relates to the use of the soil treatment composition as defined in the third aspect of the invention for the treatment of a soil polluted by hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons.
  • the water and soil matter content was determined according to the method described in standard NF ISO 11465 (A) of August 1994.
  • the expression soil dry matter is abbreviated "DM”.
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • the BET specific surface of the various powders is measured as follows. A sample of powder with a mass of 0.3 g to 0.75 g is taken for a BET surface estimated at more than 15 m 2 / g. A 9 cm 3 cell is used. We weigh the entire measuring cell (cell + glass rod). Then the sample is added to the cell. The whole is weighed (cell + glass rod + sample). The measuring cell is placed on a degassing station and the sample is degassed. The pressure to be reached is 25 to 30 mTorr. The time to reach this pressure depends on the nature of the sample, the quantity of material and the number of cells installed on the degassing station. The degassing step makes it possible to rid the surface of the sample of any adsorption (H2O, CO, CO2, etc.). The mass of the sample is obtained by subtracting the mass of the cell from the mass of the cell + degassed sample.
  • the sample is then analyzed after it has been placed on the measuring station.
  • the analyzer is the Tristar II 3020, marketed by the company Micromeritics.
  • the measurement is based on the adsorption of nitrogen by the sample at a given temperature, here the temperature of liquid nitrogen is -196 ° C.
  • the device measures the pressure of the reference cell in which the adsorbate is at its saturated vapor pressure and that of the sample cell into which known volumes of adsorbate are injected.
  • the curve resulting from these measurements is the adsorption isotherm. In the measurement process, knowledge of the dead volume of the cell is necessary: a measurement of this volume is therefore carried out with helium before the analysis.
  • the mass of the sample calculated previously is entered as a parameter.
  • the BET surface is determined by the software by linear regression from the experimental curve.
  • the three samples below are measured regularly to serve as a reference for the device:
  • PAH Polycyclic aromatic hydrocarbons
  • Mixing phase 1 Mix at slow speed for 1 minute then stop stirring Introduce the mineral absorbent (hydraulic binder + adsorbent)
  • Mixing phase 2 Mixing phase 3:
  • Example 2 Treatment of soils polluted by charcoal (not in accordance with the invention)
  • WA and BIOCHAR The results collated in the table below show that the treatment of soils polluted by activated charcoals WA and BIOCHAR is not effective.
  • the measurements also show that the use of these materials increases the total PAH content.
  • WA and BIOCHAR charcoals are obtained by a slow pyrolysis process of wood, called by suffocation. This method of combustion is not complete and there are residual hydrocarbons found in the treated soil. This type of charcoal is not suitable for the present invention.
  • Example 3 Treatment of soil polluted with an aluminous hydraulic binder
  • Example 4 Treatment of soil polluted with a Portland mineral binder of CEM I type
  • Example 5 Treatment of soils polluted with a Portland mineral binder with CEM III type blast furnace slag The results presented in the table below show that the combination of a CEM III A type cement makes it possible to significantly reduce the content.
  • PAH in the polluted soil the final levels, in the case of the contaminated soil SN1 are all less than 400 mg / kg of dry matter of the soil. The best performances measured correspond to a 43% reduction in the total PAH content, with an activated carbon dosage of 2% and CEM III A LM of 2%.
  • Example 6 Treatment of a slightly polluted soil with a Portland mineral binder with CEM III type blast furnace slag
  • the results collated in the table below show that the association of a Portland cement of the CEM III A type with an activated carbon is effective for treating soils slightly contaminated by PAHs.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement d'un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de malaxage du sol avec, en poids de sol : - de 0,1 à 12% de charbon actif, - de 0,1 à 10% de liant hydraulique, la teneur totale en charbon actif et en liant hydraulique étant notamment comprise entre 0,5 et 15%.

Description

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT D’UN SOL POLLUÉ PAR DES HYDROCARBURES, NOTAMMENT DES HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES
La présente invention concerne un procédé de traitement de sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape de malaxage du sol avec du charbon actif et du liant hydraulique, ainsi que le produit susceptible d’être obtenu par ledit procédé. La présente invention concerne également une composition de traitement de sol pollué par des hydrocarbures comprenant du charbon actif et du liant hydraulique, et l’utilisation de ladite composition pour le traitement d’un sol pollué par des hydrocarbures.
La pollution des sols est généralement le fait de l’activité minière, pétrolière ou d’autres activités industrielles comme la sidérurgie, la cokerie, la chimie.
Le recensement des sols pollués et la caractérisation des polluants mettent en évidence leur contamination par des polluants tels que les métaux lourds, les sulfates, les solvants halogénés, et les hydrocarbures.
La dépollution des sols est une demande croissante et s'accompagne d'enjeux forts en termes de santé publique et de protection de l'environnement.
Le relargage des polluants solubles suite à leur contact avec l'eau expose à un risque de pollution potentiel important pour l'environnement lors du stockage court terme ou définitif, ou la réutilisation des sols contaminés.
Pour limiter ce risque, la mise en décharge de sols contaminés nécessite au préalable d'abaisser la classe de dangerosité de ces sols.
Abaisser la classe de dangerosité peut également permettre de réemployer les sols ainsi traités, par exemple dans des sous couches routières ou dans des remblais.
Abaisser la classe de dangerosité de sols contaminés revient à abaisser le taux d'agents polluants lixiviables dans l'eau.
En particulier, lors de travaux de construction, le constructeur est tenu de traiter les sols excavés avant de le mettre en décharge.
Des liants hydrauliques sont déjà utilisés pour le traitement de déchets ou sols contaminés. Les polluants anioniques, tel que les sulfates, ou les métaux lourds, présents dans le sol contaminé, peuvent être piégés durant le processus d'hydratation d'un liant hydraulique mélangé au sol à traiter et à de l'eau. Ces éléments peuvent être piégés dans des hydrates de type C-S-H (silicate de calcium hydraté) ou sulfoalumineux de type ettringite ou monosulfoaluminates de calcium. Certains éléments peuvent aussi être stabilisés sous forme d'hydroxydes. Dans la demande de brevet français FR3077998, la société Vicat décrit l’utilisation d’une composition comprenant un clinker sulfoalumineux pour le traitement de sols pollués aux sulfates. En particulier, la composition du clinker sulfoalumineux a été optimisée de sorte à ce que celui-ci ne relargue pas (ou moins) de chrome qu’un clinker sulfoalumineux standard lors du traitement du sol.
Dans la demande de brevet français FR2990363, la société Ciments français décrit l’utilisation d’une composition comprenant un clinker sulfoalumineux dont la composition a été optimisée pour augmenter leur efficacité pour le traitement de sols pollués aux sulfates et/ou aux métaux lourds.
Dans ces liants, les polluants anioniques tels que les sulfates ou les métaux lourds présents dans le sol contaminé sont piégés durant le processus d'hydratation d'un liant hydraulique mélangé au sol à traiter et à de l'eau. Ces éléments peuvent être piégés dans des hydrates de type C-S-H (silicate de calcium hydraté) ou sulfoalumineux de type ettringite ou monosulfoaluminates de calcium. Certains éléments peuvent aussi être stabilisés sous forme d'hydroxydes.
Les sols peuvent également être pollués par des hydrocarbures, en particulier des hydrocarbures aromatiques polycycliques.
En particulier, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont générés lors de la combustion incomplète de matières organiques. Ils peuvent être produits lors de combustions naturelles comme les incendies de forêt, les feux de brousse ou les éruptions volcaniques ou anthropiques comme les gaz d'échappement des moteurs à explosion et la fumée de cigarette.
Les normes environnementales pour considérer qu’un sol est pollué en hydrocarbures sont de plus en plus strictes. Le tableau suivant rassemble les valeurs limites acceptables en France.
[Table 1]
VCI (Valeur de Constat d’impact) sol à usage sensible : Résidentiel avec culture d’un jardin potager
VCI (Valeur de Constat d’impact) sol à usage non sensible : industriel (ou commercial), avec travail en plein air (exemples : travaux de construction etc.), pour la moitié de l’exposition, et industriel avec une activité de type bureau pour l’autre moitié du temps d’exposition
Le but de l’invention est de proposer un procédé de traitement d’un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, ledit procédé étant efficace, économique, facile à mettre en œuvre sur le site d’excavation des sols (i.e. ne nécessitant pas le transfert des sols sur un autre lieu) ou bien sur le site de décharge, et permettant d’abaisser significativement la teneur en hydrocarbures desdits sols.
Un autre but de l’invention est de fournir une composition présentant une bonne réactivité lorsqu’elle est mélangée au sol pollué à un sol pollué aux hydrocarbures, ce qui permet de limiter les coûts de dépollution.
Ces buts sont atteints par l'invention qui va être décrite ci-après.
L’invention a pour premier aspect un procédé de traitement d’un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape de malaxage du sol avec, en poids de sol :
- de 0,1 à 12%, de préférence de 0,25 à 5%, de charbon actif,
- de 0,1 à 10%, de préférence de 0,25 à 5%, de liant hydraulique, la teneur totale en charbon actif et en liant hydraulique étant notamment comprise entre 0,5 et 15%, avantageusement entre 1 et 12%, de préférence entre 1 et 7%, et de préférence encore entre 2 et 5%.
Le rapport massique liant hydraulique / charbon actif est préférablement compris entre 0,2 et 9, préférentiellement entre 0,5 et 9, préférentiellement encore entre 1 et 4.
Le rapport massique peut ainsi être compris entre 1 et 9, préférentiellement entre 0,5 et 4, ou bien entre 0,2 et 4, avantageusement entre 0,2 et 3, avantageusement encore entre 0,2 et 1. Au sens de la présente invention, un procédé de traitement d’un sol pollué en hydrocarbure est un procédé qui permet d'abaisser la classe de dangerosité en hydrocarbure dudit sol, par conversion des hydrocarbures sous une forme moins mobile, moins toxique.
Le procédé de traitement permet avantageusement de piéger les hydrocarbures chimiquement et/ou physiquement au sein d’un matériau solide comprenant notamment du sol et un liant hydraulique durci.
Dans la présente invention le terme « sol » désigne un matériau plus ou moins friable constitué en majorité de terre et/ou de sable dans toutes les proportions possibles. Avantageusement, le sol contient de 3 à 50%, de préférence 3 à 40%, de préférence 3 à 35%, de préférence de 3 à 20%, de préférence encore 3 à 15% de poids en eau. La teneur pondérale en matière sèche et en eau d’un sol est typiquement mesurée par méthode gravimétrique, conformément à la norme NF ISO 11465 (A) d’août 1994.
Dans la présente invention, le terme « hydrocarbure » désigne un ou des composé(s) organique(s) constitué(s) d'atomes de carbone et d'hydrogène, de formule brute CnHm où n et m sont deux entiers naturels liquides ou solides à température ambiante. Les hydrocarbures peuvent être de n'importe quelle nature et de n'importe quelle origine. Ces hydrocarbures peuvent par exemple provenir de l’activité d’usines telles que des usines de raffinage ou des cokeries, ou bien de fuites de pipeline, d’accidents maritimes de transport de pétrole, d’accidents terrestres de transport de carburants. Les hydrocarbures peuvent notamment être linéaires, de préférence de C10 à C40 (i.e. n=10 à 40), ou bien aromatiques polycycliques.
Dans la présente invention, l’expression « hydrocarbures aromatiques polycycliques » (HAP) désigne des hydrocarbures constitués de plusieurs cycles benzéniques arrangés notamment de façon linéaire, angulaire ou en amas. On distingue les HAP alternants formés exclusivement de cycles benzéniques et les HAP non alternants composés d'au moins un cycle à 4 carbones ou plus. Les HAP sont constitués exclusivement composés de carbone et d'hydrogène bien que l'oxygène, le soufre et/ou l’azote peuvent se substituer au carbone dans au moins un cycle benzénique pour former des substances aromatiques hétérocycliques, communément regroupées avec les HAP. Les HAP suivants sont bien connus comme polluants de sol : Naphtalène (NAF), Acénaphtène (ACE), Acénaphtylène (ACY), fluorène (FLE), Anthracène (ANT), Phénanthrène (FEN), Fluorantbèue (FLA), Pyrène (PYR), Beuzo[a]authracène (BaA), Chrysène (CRY), Beuzo[b]fluoranthène (BbF), Benzo[k]fluoranthène (Bkf), Dibenzo[a.h]anthracène (dBA), Benzo[a]pyrène (BaP), Benzol [g,h.i]pérylène (GHI), lndéno[1.2.3]pyrène (IdP). Dans la présente invention, l’expression « sol pollué au hydrocarbures » désigne un sol comprenant plus de 50 mg/kg d’hydrocarbures. Les dosages en hydrocarbures linéaires de C10-C40 sont typiquement conformes à la norme NF EN ISO 16703 (A) d’août 2011 et ceux relatifs aux HAP sont typiquement conformes à la norme NF ISO 18287 (A) d’août 2006.
Charbon actif
Dans la présente invention, l’expression « charbon actif » désigne un matériau constitué essentiellement de matière carbonée à structure poreuse, de préférence microporeuse et/ou mésoporeuse présentant une surface spécifique supérieure élevée, typiquement supérieure à 100 m2/g, 250 m2/g, ou encore 400 m2/g.
Le charbon actif utilisé pour la mise en œuvre de la présente invention peut être de n'importe quelle origine, et peut notamment être greffé avec des fonctions chimiques supplémentaires et/ou traité thermiquement. Les charbons actifs obtenus par pyrolyse lente du bois sont cependant préférentiellement exclus du domaine de l’invention.
Le charbon actif utilisé présente avantageusement une surface spécifique supérieure ou égale à 500 m2/g, et est de préférence comprise entre 450 et 1500 m2/g.
La surface spécifique est mesurée par la technique basée sur la théorie Brunauer, Emmett et Teller (BET) conformément à ISO 9277:2010 de Septembre 2010.
Le charbon actif utilisé peut-être sous forme d’une poudre ayant préférentiellement un D50 compris entre 5 et 100 pm, de préférence encore entre 10 et 40 pm.
Dans un mode de réalisation particulier, la densité apparente du charbon actif utile dans l’invention, telle que mesurée conformément à la norme ASTM D2854-09(2019) de septembre 2019, est comprise entre 400 et 600 kg/m3.
Dans un mode de réalisation particulier, la teneur en cendres du charbon actif utile dans l’invention, telle que mesurée conformément à la norme ASTM D2866-11(2018) de novembre 2018, est comprise entre 10 et 20% en poids total de charbon actif.
Liant hydraulique
Au sens de la présente invention, un liant hydraulique est un liant qui se forme et durcit par réaction chimique avec de l’eau. Les formules des oxydes communément rencontrés dans le domaine des liants hydrauliques sont également abrégées avec une seule lettre, comme suit : C représente CaO, A représente AI2O3, F représente Fe2C>3, S représente S1O2, $ représente SO3, M représente MgO, et T représente T1O2. L’utilisation d’un liant hydraulique dans le procédé de traitement de la présente invention est avantageuse notamment en ce qu’en cours du traitement, le liant hydraulique absorbe de l’eau puis se durcit, formant ainsi une matrice dans lequel se trouve enchâssé le charbon actif qui renferme lui-même les hydrocarbures adsorbés. Ainsi, l’utilisation d’un liant hydraulique permet d’encapsuler le charbon actif et d’empêcher totalement ou partiellement le relargage d’hydrocarbures par le charbon actif lors du stockage du sol traité.
En outre, ce durcissement permet de consolider le mélange et d’immobiliser le charbon actif. Ainsi, le mélange peut facilement être manipulé et transporté (notamment par voie terrestre) sans que le charbon actif ayant adsorbé les hydrocarbures ne puisse s’envoler et devenir à son tour une source de pollution.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le liant hydraulique est un ciment courant tel que défini dans la norme NF EN 197-1 d’avril 2012, de préférence un ciment type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V tel que défini dans la norme NF EN 197-1 d’avril 2012. Ainsi, dans le cas où le liant utilisé est un ciment CEM I, il est préférable que le sol soit malaxé avec, en poids de sol :
- de 0,1 à 12%, de préférence de 0,25 à 5%, de charbon actif,
- de 0,1 à 10%, de préférence de 0,25 à 5%, de ciment CEM I, la teneur totale en charbon actif et en ciment CEMI I étant notamment comprise entre 0,5 et 15%, avantageusement entre 1 et 12%, de préférence entre 1 et 7%, et de préférence encore entre 2 et 5%.
Avantageusement, le liant hydraulique est un ciment de type CEM III A, B ou C, c’est-à- dire un ciment dit de haut-fourneau obtenu grâce au mélange d’un clinker Portland avec 30 à 90% en poids, de préférence 36 à 95 % en poids de laitier de haut-fourneau. En effet, le laitier de haut-fourneau fixe les hydrocarbures avec une réactivité latente et donc une plus grande stabilité dans le temps.
Dans ce cas, il est préférable que le sol soit malaxé avec, en poids de sol :
- de 1% à 5%, de charbon actif ;
- de 0,25 à 5% de ciment CEM III A, B ou C, la teneur totale en charbon actif et en ciment CEM I étant comprise entre 2 et 5%.
Le ciment CEM III préféré est le CEM III A ou le CEM III B.
Dans un autre mode de réalisation, le liant hydraulique est un ciment sulfo-alumineux. Il est bien connu dans le domaine des liants hydrauliques qu’il existe différents types de ciments sulfo-alumineux distingués selon leur composition en termes de phases minéralogiques. Un ciment sulfo-alumineux alitique contient simultanément de la ye'elimite et de l’alite (C3S), mais sans bélite. Un ciment sulfo-alumineux ye'elimitique est constitué d’un mélange de ye'elimite (environ 15-50 % en poids), de sulfosilicate de calcium ou sulfopurrite et d’anhydrite, mais ne contient pas d'alite. Un ciment sulfoalumineux bélitique contient majoritairement les phases ye'elimite et de bélite et ne comprennent pas ou une teneur en alite inférieure ou égale à 5 % en masse, ou n'ayant pas d'alite. Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, le liant hydraulique de l’invention peut être un clinker sulfo alumineux comprenant plus de 50% en masse de phase Yeelimite, de 5 à 10% en masse de phase bélite, et de 1 à 5% en masse de chaux libre CaO, tel que celui développé par la société VICAT et décrit dans la demande de brevet français FR3077998, ou bien un clinker sulfo-alumineux comprenant 5 à 60% en masse de sulfoaluminate de calcium éventuellement dopé en fer, 0 à 25% en masse d’aluminoferrite calcique et 20 à 70% en masse de phase bélite, tel que celui développé par la société CIMENTS FRANÇAIS et décrit dans la demande de brevet français FR2990363.
Dans le cas où le liant utilisé est un clinker sulfo-alumineux, il est préférable que le sol soit malaxé avec, en poids de sol :
- de 0,1 à 12%, de préférence de 0,25 à 5%, de charbon actif,
- de 0,1 à 10%, de préférence de 0,25 à 5%, de clinker sulfo-alumineux, la teneur totale en charbon actif et en clinker sulfo-alumineux étant notamment comprise entre 0,5 et 15%, avantageusement entre 1 et 12%, de préférence entre 1 et 7%, et de préférence encore entre 2 et 5%.
Dans un autre mode de réalisation, le liant hydraulique est un ciment d’aluminates de calcium tel que ceux définis dans la norme NF EN 14647 de décembre 2006.
Le principal constituant d’un ciment d’aluminates de calcium est l’aluminate monocalcique (CaO AI2O3). Ses autres constituants sont les aluminoferrites de calcium, le silicate bicalcique et le silico-aluminate de calcium. Par exemple, le ciment alumineux est un ciment alumineux de la gamme TERNAL® commercialisé par la société IMERYS ALUMINATES.
Dans le cas où le liant utilisé est un ciment d’aluminates de calcium, il est préférable que le sol soit malaxé avec, en poids de sol :
- de 0,1 à 12%, de préférence de 0,25 à 5%, de charbon actif,
- de 0,1 à 10%, de préférence de 0,25 à 5%, de ciment d’aluminates de calcium, la teneur totale en charbon actif et en ciment d’aluminates de calcium étant notamment comprise entre 0,5 et 15%, avantageusement entre 1 et 12%, de préférence entre 1 et 7%, et de préférence encore entre 2 et 5%. Le liant est avantageusement choisi parmi un ciment CEM I tel que défini dans la norme NF EN 197-1 d’avril 2012, un ciment CEM III A, B ou C comprenant entre 30% et 90% en poids de laitier de haut-fourneau broyé, un ciment sulfo-alumineux ou un ciment d’aluminates de calcium.
Ajout du charbon actif et du liant hydraulique
Dans un mode de réalisation, le liant hydraulique et le charbon actif sont ajoutés simultanément au sol, éventuellement sous la forme d’une composition telle que définie dans le troisième aspect de l’invention. Avantageusement, le procédé de traitement selon l’invention comprend au moins les étapes successives suivantes : a) fournir le sol ; b) ajouter concomitamment au sol le liant hydraulique et le charbon actif, éventuellement sous la forme d’une composition telle que définie dans le troisième objet de l’invention ; c) malaxer le mélange de l’étape b) ; d) optionnellement, une étape de durcissement.
Dans un autre mode de réalisation, le charbon actif et le liant hydraulique sont ajoutés séparément au sol, une étape de malaxage pouvant optionnellement être intercalée les deux étapes d’ajouts. Le charbon actif est préférentiellement ajouté en premier. Avantageusement, le procédé de traitement selon l’invention comprend au moins les étapes successives suivantes : a) fournir le sol ; b) ajouter séparément le charbon actif et le liant hydraulique au sol, une étape de malaxage pouvant optionnellement être intercalée ces deux ajouts, le charbon actif étant préférentiellement ajouté en premier ; c) malaxer le mélange de l’étape b) ; d) optionnellement, une étape de durcissement.
Avantageusement, le sol est traité en utilisant uniquement le charbon actif et le liant hydraulique, et éventuellement de l’eau.
Autrement dit, la mise en œuvre du procédé de l’invention ne nécessite avantageusement pas l’utilisation d’autres produits de cure, qu’ils soient solides ou liquides, organiques ou minéraux. La mise en œuvre des étapes de malaxages et de durcissement sont détaillées ci-après.
Malaxage
Au sens de la présente invention, l’action de malaxage consiste à mélanger le sol, le charbon actif et le liant hydraulique par rotation dans un contenant qui contient de préférence une vis de malaxage, par exemples une vis d’Archimède, ou au moins une pâle. On peut utiliser tout type de malaxeur, en particulier de malaxeur industriel, notamment un malaxeur fonctionnant en continu ou en discontinu. Le malaxeur peut être ouvert ou fermé. Le malaxage peut par exemple être réalisé à l’aide d’un malaxeur à béton (e.g. bétonnière) fixe ou mobile (e.g. camion malaxeur).
L’étape de malaxage peut durer entre 1 minute et 2 heures, par exemple entre 1 minutes et 30 minutes, ou encore entre 30 et 2 heures, selon le volume de mélange à malaxer.
Un temps de repos peut éventuellement être observé à l’issue d’une étape de malaxage. Le procédé de l’invention peut également comprendre une étape d’ajout d’eau de sorte ajuster la teneur en eau du sol à traiter avant l’étape de malaxage. Cet ajout peut également être réalisé pendant l’étape de malaxage. Par exemple, la teneur en eau du sol peut être ajustée de sorte à ce que le sol entrant dans l’étape de malaxage contienne de 3 à 50%, de préférence de 3 à 40%, de préférence de 3 à 35%, de préférence de 3 à 20%, de préférence encore 3 à 15% de poids en eau.
Phase de durcissement
Le procédé de l’invention comprend de préférence une étape de durcissement du mélange malaxé de liant hydraulique, de charbon actif et de sol.
Cette phase de durcissement peut par exemple durer de 15 minutes à 30 jours, selon le volume malaxé, et ne nécessite pas d’intervention particulière, comme par exemple l’adjonction d’un produit de cure.
Cette phase de durcissement peut se dérouler à une température comprise entre 0 et 40°C. De manière très avantageuse, cette étape de durcissement peut se dérouler sur le site même où a eu lieu le malaxage ou bien après transport du mélange malaxé sur un site de stockage.
Résultat
À l’issue du procédé de traitement selon l’invention, le sol traité contient au plus 10 à 4000 mg d’hydrocarbures, en particulier de HAP, par kg de sol sec par exemple au plus 3000 mg, de préférence 2000 mg/kg, de préférence encore 1000 mg/kg d’hydrocarbures par kg de sol traité.
En particulier, la teneur en HAPs totale du sol pollué à l’issue du procédé de l’invention est de préférence comprise entre 50 et 2000 mg/kg de sol sec, de préférence est inférieure à 1000 mg/kg, 750 mg/kg, 500 mg/kg de sol sec.
Produit obtenu par le procédé
Selon un second aspect, l’invention concerne un produit susceptible d’être obtenu à l’issue du procédé de l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend du sol, un liant hydraulique durci et du charbon actif tels que définis ci-dessus.
Composition de traitement de sol
Selon un troisième aspect, l’invention concerne une composition pour le traitement de sols pollués par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, comprenant, en % en poids :
- entre 10 et 80% d’un liant hydraulique, de préférence entre 50 et 80%, d’un liant hydraulique tel que défini dans le premier aspect de l’invention ;
- entre 10 et 80% de charbon actif, de préférence entre 10 et 30%, de charbon actif tel que défini dans le premier aspect de l’invention.
La composition comprend avantageusement entre 70 et 80%, de préférence entre 70 et 75% en poids de liant hydraulique et/ou entre 20 et 30%, de préférence entre 25 et 30% en poids de charbon actif.
La composition peut également avantageusement comprendre entre 10 et 30%, de préférence entre 20 et 30%, de préférence encore entre 25 et 30% en poids de liant hydraulique et/ou entre 50 et 80%, de préférence entre 70 et 80%, de préférence entre 70 et 75% en poids de charbon actif.
Dans un mode de réalisation, ladite composition comprend un ciment Portland tel que défini dans la norme NF EN 197-1 d’avril 2012, un ciment CEM III, de préférence un ciment CEM III A, B ou C comprenant entre 30% et 90% en poids de laitier de haut-fourneau broyé, un ciment sulfo-alumineux ou un ciment d’aluminates de calcium, de préférence un ciment au laitier de type CEM III comprenant entre 340% et 90% en poids de laitier de haut-fourneau broyé. Selon un quatrième aspect, l’invention concerne l’utilisation de la composition de traitement de sol telle que définie dans le troisième aspect de l’invention pour le traitement d’un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques.
EXEMPLES
Liants utilisés
[Table 2]
Méthodes d’analyses
La teneur en eau et en matière du sol a été déterminée selon la méthode décrite dans la norme NF ISO 11465(A) d’août 1994. L’expression matière sèche de sol est abrégée « MS ».
Le dosage des hydrocarbures linéaires de C10 à C40 dans le sol a été réalisé par chromatographie en phase gazeuse selon la méthode décrite dans la norme NF EN ISO 16703 d’août 2011.
Le dosage des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans le sol a été réalisé par chromatographie en phase gazeuse avec détection par spectrométrie de masse (CG- SM), selon la méthode décrite dans la norme NF ISO 18287(A) d’août 2006.
La surface spécifique BET des différentes poudres est mesurée comme suit. On prélève un échantillon de poudre de masse comprise de 0,3 g à 0,75 g pour une surface BET estimée à plus de 15 m2/g. On utilise une cellule de 9 cm3. On pèse l’ensemble de la cellule de mesure (cellule + tige en verre). Puis on ajoute l’échantillon dans la cellule. On pèse l’ensemble (cellule + tige en verre + échantillon). On met en place la cellule de mesure sur un poste de dégazage et on dégaze l’échantillon. La pression à atteindre est de 25 à 30 mTorr. La durée pour atteindre cette pression dépend de la nature de l’échantillon, de la quantité de matière et du nombre de cellules installées sur le poste de dégazage. L’étape de dégazage permet de débarrasser la surface de l’échantillon de toute adsorption (H2O, CO, CO2, ...). La masse de l’échantillon est obtenue par soustraction de la masse de la cellule à la masse de la cellule + échantillon dégazé.
On effectue ensuite l’analyse de l’échantillon après l’avoir mis en place sur le poste de mesure. L’analyseur est le Tristar II 3020, commercialisé par la société Micromeritics. La mesure repose sur l’adsorption d’azote par l’échantillon à une température donnée, ici la température de l’azote liquide soit -196°C. L’appareil mesure la pression de la cellule de référence dans laquelle l’adsorbat est à sa pression de vapeur saturante et celle de la cellule de l’échantillon dans laquelle des volumes connus d’adsorbat sont injectés. La courbe résultant de ces mesures est l’isotherme d’adsorption. Dans le processus de mesure, la connaissance du volume mort de la cellule est nécessaire : une mesure de ce volume est donc réalisée avec de l’hélium avant l’analyse.
La masse de l’échantillon calculée précédemment est entrée en tant que paramètre. La surface BET est déterminée par le logiciel par régression linéaire à partir de la courbe expérimentale. Les trois échantillons ci-dessous sont mesurés régulièrement afin de servir de référence pour l’appareil :
[Table 3]
Sols étudiés
Dans le cadre des essais réalisés au laboratoire, différents sols ont été prélevés de divers chantiers de constructions. Leurs caractéristiques sont données dans le tableau ci- dessous. Les sols SN1 et SN2 sont fortement contaminés, alors que le sol SSL l’est peu. Nous pouvons constater que les sols sont effectivement contaminés par des composés organiques et que la teneur en benzo(a)pyrène des échantillons SN2 sont supérieures à la valeur limite donnée dans l’Arrêté du 12-12-2014. [Table 4]
MS = matière sèche du sol
HAP = Hydrocarbures aromatiques polycycliques
Liste des adsorbants étudiés
Différents adsorbants ont été étudiés et leur efficacité à traiter les polluants organiques a été mesurée.
[Table 5]
Les différents échantillons de charbon actif et leurs caractéristiques sont donnés dans les tableaux ci-dessous.
[Table 6]
[Table 7]
Procédé laboratoire de traitement des sols pollués Les sols ont été traités au laboratoire selon le protocole suivant :
Introduire 600 g de sol sec dans le bol d’un malaxeur PERRIER,
Introduire 29,4 g d’eau du robinet
Phase de mélange 1 : Mélanger à vitesse lente pendant 1 minute puis arrêter l’agitation Introduire l’absorbant minéral (liant hydraulique + adsorbant) Phase de mélange 2 :
Mélanger à vitesse lente pendant 1 minute puis arrêter l’agitation
Mélanger manuellement en prenant soin de racler les bords du bol
Mélanger à vitesse lente pendant 1 minute puis arrêter l’agitation
Curer le sol traité à 20°C dans un sac hermétique en plastique pendant 1 semaine Exemple 1 - Traitement de sols pollués par du charbon actif (non conforme à l’invention)
Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus lorsque les sols sont traités uniquement par le charbon actif AC1.
Les pourcentages donnés en ligne 2 sont exprimés en pourcentage massique de la matière sèche du sol. Les résultats montrent que l’utilisation du charbon actif AC1 seul permet de réduire la teneur totale en HAP, et plus le dosage en charbon actif AC1 est important, plus la réduction en HAP est importante. Il est ainsi possible de réduire plus de 50% à 65% de la teneur totale en HAP, lorsque le de charbon actif AC1 est utilisé jusqu’à un dosage de 3,0%.
[Table 8]
Exemple 2 - Traitement de sols pollués par les charbons de bois (non conforme à l’invention) Les résultats regroupés dans le tableau ci-dessous montrent que le traitement de sols pollués par les charbons actifs WA et BIOCHAR n’est pas efficace. Les mesures montrent par ailleurs que l’utilisation de ces matériaux augmente la teneur totale en HAP. Les charbons de bois WA et BIOCHAR sont obtenus par un procédé de pyrolyse lente du bois, dit par étouffement. Cette méthode de combustion n’est pas complète et il reste des résidus d’hydrocarbures que l’on retrouve dans le sol traité. Ce type de charbon n’est pas adapté à la présente invention.
[Table 9]
Exemple 3 - Traitement de sols pollués par un liant hydraulique alumineux
L’ajout de 2,5% de charbon actif AC1 couplé à 1% de TEP permet de réduire significativement la teneur totale en HAP, puisqu’on mesure au final moins de 300 mg/kg de matière sèche, soit une diminution d’environ 60%.
[Table 10]
[Table 11]
Exemple 4 - Traitement de sols pollués par un liant minéral Portland de type CEM I
Les essais rassemblés dans le tableau ci-dessous montrent que l’utilisation d’un ciment Portland de type CEM I pour traiter un sol pollué permet de réduire la teneur en HAP, mais moins efficacement que l’association d’un liant Portland avec un charbon actif. [Table 12]
Exemple 5 - Traitement de sols pollués par un liant minéral Portland au laitier de haut fourneau de type CEM III Les résultats présentés dans le tableau ci-dessous montrent que l’association d’un ciment de type CEM III A permet de réduire significativement la teneur en HAP dans le sol pollué : les teneurs finales, dans le cas du sol contaminé SN1 sont toutes inférieures à 400 mg/kg de matière sèche du sol. Les meilleures performances mesurées correspondent à une réduction de 43% de la teneur totale en HAP, avec un dosage en charbon actif de 2% et de CEM III A LM de 2%.
Les résultats obtenus avec le sol contaminé SN2 sont aussi positifs et ici les meilleures performances sont obtenues avec l’association de CEM III A à un dosage de 3% et le charbon actif à un dosage de 2%.
[Table 13]
[Table 14]
Exemple 6 - Traitement d’un sol faiblement pollué par un liant minéral Portland au laitier de haut-fourneau de type CEM III Les résultats rassemblés dans le tableau ci-dessous montrent que l’association d’un ciment Portland de type CEM III A avec un charbon actif est efficace pour traiter des sols faiblement contaminés par des HAP. [Table 15]

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d’un sol contenant 3 à 50% de poids en eau pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape de malaxage du sol avec, en poids de sol :
- de 0,1 à 12% de charbon actif,
- de 0,1 à 10% de liant hydraulique, la teneur totale en charbon actif et en liant hydraulique étant notamment comprise entre 0,5 et 15%.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le rapport massique liant hydraulique / charbon actif est compris entre 0,2 et 9, préférentiellement entre 0,5 et 9, préférentiellement encore entre 1 et 4.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le charbon actif a une surface spécifique supérieure à 100 m2/g, préférentiellement 250 m2/g, encore plus préférentiellement 400 m2/g, et est optionnellement greffé avec des fonctions chimiques supplémentaires et/ou optionnellement traité thermiquement.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liant hydraulique est choisi parmi un ciment Portland tel que défini dans la norme NF EN 197-1 d’avril 2012, un ciment CEM III comprenant entre 30% et 90% en poids de laitier de haut fourneau broyé, un ciment sulfo-alumineux ou un ciment d’aluminates de calcium.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liant hydraulique et le charbon actif sont ajoutés simultanément au sol.
6. Procédé selon l’une des revendication 1 à 4, dans lequel le charbon actif et le liant hydraulique sont ajoutés séparément au sol, le charbon actif étant préférentiellement ajouté en premier.
7. Produit obtenu à l’issue du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend du sol, un liant durci et du charbon actif.
8. Composition pour le traitement de sols pollués par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques, comprenant, en % en poids :
- entre 10 et 80% d’un liant hydraulique,
- entre 10 et 80% de charbon actif.
9. Composition selon la revendication 8, caractérisé en ce que le liant hydraulique est un liant choisi parmi un ciment Portland tel que défini dans la norme NF EN 197-1 d’avril 2012, un ciment CEM III comprenant entre 30% et 90% en poids de laitier de haut fourneau broyé, un ciment sulfo-alumineux ou un ciment d’aluminates de calcium, de préférence un ciment au laitier de type CEM III comprenant entre 30% et 90% en poids de laitier de haut-fourneau broyé.
10. Utilisation de la composition telle que définie dans les revendications 8 et 9 pour le traitement d’un sol pollué par des hydrocarbures, notamment des hydrocarbures aromatiques polycycliques.
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