La désorption thermique : une technique de dépollution efficace pour le traitement des terres fortement impactées par des polluants récalcitrants
Porté par une vision durable et responsable de ses métiers, Ortec-Soléo, filiale dépollution du Groupe Ortec, a développé ses propres technologies de désorption thermique pour le traitement sur site et in situ. Cette technique est particulièrement adaptée pour le traitement des terres très fortement impactées par des polluants organiques : hydrocarbures (gasoils, huiles, fioul lourd), solvants chlorés, PCB, pesticides, HAP…
La désorption thermique est une technique environnementalement plus vertueuse que les solutions de traitement des sols par terrassement et élimination hors site et ce, quelle que soit l’énergie utilisée pour le chauffage des sols (gaz ou électrique). Dans l’optique de minimiser les émissions de GES, la technologie privilégiée par Ortec-Soléo est électrique afin de réduire significativement l’impact sur les émissions de gaz à effets de serre par rapport à l’utilisation de tout autre combustible fossile selon un facteur de 7.
A noter que dans certain cas ou l’alimentation électrique est insuffisante ou inexistante, Ortec-Soléo maitrise également l’utilisation du gaz pour le chauffage des sols.
Principe de la méthode
Cette méthode de décontamination consiste à chauffer les terres polluées entre 80 et 200°C, selon les caractéristiques des polluants.
L’élévation de la température favorise la désorption des contaminants adsorbés sur la matrice sol et permet une vaporisation des composés peu volatils afin de pouvoir les extraire en phase gazeuse. Certains polluant sont également thermolysés en place.
Ces derniers sont immédiatement captés à l’aide d’un système d’aspiration pour être traités sur site à l’aide de dispositif de condensation qui permet d’obtenir une surconcentration de la pollution et ainsi une gestion minimaliste des polluants.
Cette technique peut être employée in situ (directement dans les sols impactés par l’intermédiaire de forages) ou sur site après excavations des sols pollués et construction d’un tertre chauffé.
Ortec-Soléo a développé 2 innovations selon les deux modes de traitement :
- En traitement in situ avec le positionnement de cartouches chauffantes spécifiques qui permet une mise en chauffe uniquement des zones sélectionnées dans le sol. Le pilotage chirurgical du chauffage de sol génère ainsi une optimisation du traitement et des économies d’énergie.
- En traitement on site, avec la mise en place d’un réseau connecté de réchauffeurs électriques positionnés au cœur de la pile chauffée. Ce dispositif, en plus de son gain énergétique, est très fiable impliquant un suivi technique simplifié en une montée en température optimale des sols.
LES +
- Efficacité du traitement avec un rendement de dépollution de 90 à 99%, y compris dans des sols argileux et hétérogènes
- Précision et fiabilité de la solution pour un traitement ciblé des zones sources
- Possibilité de conservation du bâti sans destruction
- Possibilité d’atteindre des profondeurs importantes (en technique in situ)
- Limitation des coûts et des émissions de GES liés au traitement des gaz du fait de la thermolyse dans le sol d’une part significative de la pollution (selon les molécules traitées).
- Pas d’odeur et minimisation des déchets induits
Une technologie soutenue par une démarche R&D active
Spécialiste des travaux de dépollution – notamment in situ– et de réhabilitation de sites, Ortec-Soléo dispose depuis toujours d’une activité d’ingénierie de conception basée sur des tests de laboratoire et des essais pilotes terrain. Cette compétence permet de concevoir, de dimensionner et de sécuriser les opérations de dépollution. Un des objectifs est aussi de pouvoir répondre aux évolutions méthodologiques et à la complexité croissante des problématiques de pollution.
La technique de désorption technique est le fruit de recherches menées par les équipes de la direction technique d’Ortec-Soléo depuis plus de 10 ans. Ses unités sont conçues et construites en propre et à partir de matériels et équipements fiables disponibles sur le marché. Sa maitrise opérationnelle s’est construite à la lumière de nombreux retours d’expérience terrains.
Disposant d’une réelle indépendance technologique sur le marché, Ortec-Soléo accompagne ses clients à tous les moments clés du projet de réhabilitation. Chaque solution de traitement par désorption technique est ainsi conçue selon les caractéristiques du chantier.
Des essais préalables au sein du laboratoire, suivis éventuellement d’une phase d’essais pilotes de terrain, permettent d’ajuster le dimensionnement, de sécuriser le projet et de fournir des engagements forts et réalistes. Cette démarche expérimentale est nécessaire face à un site complexe et à une multiplicité de contraintes de natures diverses.
Ortec-Soléo intègre également toutes les opérations connexes au traitement thermique – surveillance du bâti, rabattement de nappe, traitement in situ complémentaire, terrassement, etc. – dans le cadre d’un projet global de réhabilitation techniquement optimisé et économiquement acceptable.
Economie d’énergie et diminution des émissions de CO2
Dans le cadre des développements apportés à la technique, Ortec-Soléo a rendu les solutions de traitement thermique plus vertueuse en termes d’émission carbone.
L’efficience énergétique a été recherchée à tous les niveaux dans un soucis environnem
ental et financier :
- Au niveau du process avec optimisation :
- Design des tubes chauffants permettant une augmentation de la surface de contact avec les matériaux à traiter ;
- Procédé de gestion des gaz extraits par un système de condensation puis un système de séparation de phases suivi d’une filtration avec régénération de charbon actif (minimum de déchets à gérer).
- Au niveau de l’alimentation énergétique avec :
- Une alimentation du procédé privilégiée avec de l’électricité où rendement énergétique est supérieur au gaz – de l’ordre de 35% – et les émissions de GES sont moindres. ORTEC Soléo maitrise également les procédés de désorption thermique au gaz afin de pouvoir s’adapter en fonction des disponibilités en énergie sur tous les sites et à l’évolution du cours de l’énergie. Ainsi, il peut être proposé une désorption thermique en électrique, au gaz ou mixte. La maitrise des dépenses énergétiques est, ainsi, atout pour la gestion de ce procédé.
- Le développement d’une solution de pilotage innovante du chauffage : Smart SH®.
Cet outil est développé dans les situations où la demande énergétique est grande et où la répartition du chauffage est l’une des clés de la réussite du traitement. Ce système optimise la puissance de chauffe en fonction des besoins du terrain et de la puissance disponible, pour une meilleure efficacité et des économies d’énergie.
Quelques références de traitements in situ
10 000 m3 de sol sous bâtiment impactés par des polluants organiques (HCT, PCB, COHV) à Pringy (74)
Traitement sous 1500 m² de bâtiment, jusqu’à 8 mètres de profondeur, sur un site en cessation d’activité dans le secteur de l’énergie. Système automatisé avec contrôle et pilotage à distance des opérations (conception et réalisation 100% Ortec-Soléo).
- Conception et réalisation d’essais en laboratoire (capacité et conduction thermique) associés à un essai pilote de terrain sur 6 mois (bilan masse),
- Déploiement du traitement thermique in-situ full-scale (360 aiguilles chauffantes),
- Rabattement et traitement des eaux souterraines (66 puits).
Résultat : Abattement de près de 90% de la pollution en 1 an de traitement
850 m3 de sol sous bâtiment impacté aux solvants chlorés à Quincieux (69)
Essais pilotes terrain et laboratoires pour dimensionner le traitement de sol d’un ancien bâtiment industriel. Bilan de masse estimé à 6 tonnes sur deux zones.
Le traitement en DT s’est déroulé en 2 phases, la première en zone non saturée, la seconde en zone saturée au sein d’une lentille d’argile entre 8 et 10 m de profondeur.
Pour chaque phase de traitement, cent quatre cartouches chauffantes et douze ouvrages d’extraction des gaz et de pompage des eaux souterraines sont mis en place (température cible de 80 °C en point froid). Le type de DT électrique développé par Ortec-Soléo permet un pilotage précis chaque aiguille de chauffage afin d’en maitriser l’efficacité énergétique globale du projet.
Installation de pilotage à distance, système de pompage sécurisée, suivi du mouvement du bâti (conception et réalisation 100% Ortec-Soléo).
Le traitement s’est déployé sur 12 mois.
Résultats :
- Première phase : récupération de 1,9 tonne de COHV (96% du bilan de masse)
- Deuxième phase : récupération de 6 tonnes de COHV (150% du bilan de masse).
8000 m3 de terres impactées aux HCT et Phtalates à Trévoux (01)
Réception de l’ensemble des lots à l’issue des périodes de chauffe via la mise en place de points de prélèvements directement installés au niveau des piles.
Deux piles chauffées, respectivement de 1 600 et 2 100 m3, sont mises en place avec des sols préalablement criblés. Afin d’optimiser énergétiquement le process, la conception des piles chauffées a été adaptée afin de positionner les terres en fonction de ces températures cibles. Une vingtaine de brûleurs au gaz fournissent l’énergie calorifique nécessaire au traitement des terres sur une période de 8 semaines. La conception de la pile chauffée optimise significativement les consommations de gaz en traitant les effluents gazeux par condensation (dispositif mis en place par Ortec-Soléo).
Résultat :
- 8 000 m3 de sol terrassés et requalifiés par terrassement des mailles polluées jusqu’à 50 cm sous eau,
- Ecrémage et stockage sur site de la phase flottante.
Sols d’une friche industrielle impactés par du naphtalène à forte concentration à Souffelweyersheim (67)
Des tests laboratoire en colonne et des essais pilotes terrain, ont permis de gérer les problèmes de cristallisation du naphtalène et ont préconisés un traitement full scale de 96 aiguilles chauffantes installées sur une surface de 1050 m² de sol sur 4 mètres d’épaisseur pour une puissance installé de chauffage de 340 kW.
L’extraction de la pollution est assurée par 26 aiguilles (débit total de 250 m3/h). Le traitement des gaz est assuré par condensation puis filtration de finition sur charbon actif. L’ensemble du dispositif est piloté par un automate.
Résultat :
- Récupération de 5 300 kg de naphtalène pur grâce au système de condensation,
- Abattement de 90 % de la masse de naphtalène initiale et supérieur à 90 % pour les autres polluants (BTEX, hydrocarbures C5-C12),
- Près de 40 tonnes de polluants hydrocarburés extraits du sol.
