Carbo-Iron : un traitement in situ des nappes phréatiques polluées par additifs

 

Depuis plusieurs années, le Centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ) de Leipzig (Saxe) travaille sur un procédé portant le nom de Carbo-Iron pour purifier les eaux d’aquifères pollués par des hydrocarbures chlorés in-situ, c’est-à-dire sans avoir à pomper l’eau en surface.

Le principe de ce système est d’injecter dans les nappes phréatiques polluées un réactif développé par l’UFZ, le Carbo-Iron. Celui-ci est composé de groupements de fer métallique (nFe) qui sont adsorbés par du charbon actif colloïdal. C’est là l’innovation de l’UFZ : le fer métallique pur dispose d’une surface spécifique trop petite, donnant des temps de réaction trop longs pour traiter efficacement l’eau. Il a par ailleurs tendance à s’oxyder par corrosion en milieu aqueux, il était donc nécessaire de lui trouver un agent porteur [1]. Le charbon actif, en tant qu’élément hydrophobe et disposant d’une grande surface spécifique, correspondait mieux pour intégrer le fer métallique au sein de son système poreux afin d’augmenter son rayon d’action. Les particules de Carbo-Iron sont injectées en suspension dans les eaux souterraines, où elles se diffusent. Les hydrocarbures chlorés, tels que le perchloroéthylène (PCE, C2CL4), sont alors réduits sous forme d’ions chlorures, comme décrit dans le schéma ci-dessous :

Le procédé est actuellement testé dans une installation pilote aux environs de Celle (Basse-Saxe), en collaboration avec une filiale allemande de l’entreprise canadienne Golder Associates. Les premiers résultats sur des eaux pollués au PCE sont prometteurs tant du point de vue de la vitesse de réaction que des quantités de PCE restantes à l’équilibre. D’autres essais sont en cours avec d’autres hydrocarbures chlorés comme le trichloroéthylène (TCE).

Ce projet a reçu le soutien du Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF) dans le cadre du programme Fe-Nanosit, portant sur l’utilisation du fer pour la purification de l’eau. Il s’inscrit par ailleurs dans le cadre plus large du partenariat européen NanoREM pour le développement de technologies de décontamination de l’environnement.

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[1] Des techniques de « murs réactifs ferro-métalliques » avaient pu être conçues, mais la quantité de matière à utiliser était importante et les possibilités d’utilisation étaient limités à des zones peu profondes. D’autant plus que l’eau devait être mise en mouvement pour venir en contact, ce qui pouvait poser problème pour une utilisation souterraine.

Pour en savoir plus, contacts :

– Brochure « Carbo-Iron, Material Development for water treatment » (en anglais et allemand) – https://www.ufz.de/export/data/1/62264_Carbo-Iron%202013.pdf
– « Carbo-Iron – Synthesis and stabilization of Fe(0) – doped colloidal activated carbon for in situ groundwater treatment », Steffen Bleyl, Frank-Dieter Kopinke, Katrin Mackenzie, Chemical Engineering Journal, 2012.
– « Carbo-Iron – An Fe/AC composite – as alternative to nano-iron for groundwater treatment », Katrin Mackenzie, Steffen Bleyl, Anett Georgi, Frank-Dieter Kopinke, Water Research, 2012.
– Dr. Steffen Bleyl, département d’ingénierie environnementale, UFZ Leipzig – email : steffen.bleyl@ufz.de – tél. : + 49 341 235 -1673
– Site internet de l’UFZ (en anglais et allemand) : http://www.ufz.de
– Site internet du projet NanoREM (en anglais) : http://www.nanorem.eu

Sources :

– Rencontre avec le Dr. Steffen Bleyl au salon Terratec/Enertec de Leipzig
– « Carbo-Iron – ein maßgeschneidertes Reagenz zur In-situ-Grundwassersanierung », Steffen Bleyl, Frank-Dieter Kopinke, Anett Georgi und Katrin Mackenzie, Chemie Ingenieur Technik, 2013

Rédacteurs :

Sean Vavasseur, sean.vavasseur@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr