Rapport d'activité 2008 - LCPME

De GISFI
Contribution 2008 au GIS
Nom Statut ETP[1]
Christian Ruby PR 20 %
Khalil Hanna MC 20 %
Frédéric Jorand MC 20 %
Mustapha Abdelmoula IR 20 %
Didier Louber IE 10 %
Jean-Paul Moulin AI 10 %
Muhammad Usman Doctorant 100 %
Anne-Sophie Sergent Doctorante 100 %

Objectifs de l’année 2008 dans le cadre du GISFI

  • Caractérisation des composés du fer d’échantillons de friches industrielles par spectrométrie Mössbauer
  • Bioréduction des espèces minérales à base de fer
  • Adsorption/oxydation de polluants organiques à la surface d’oxydes du fer sous différentes conditions physico-chimiques.

Contexte et principaux résultats

  • Notre objectif au sein du GISFI est d’étudier le rôle du fer au cours des traitements de dépollution des sols par voie oxydative. La compréhension de l’impact environnemental de l’oxydation chimique in situ sur le sol, passe nécessairement par une meilleure compréhension des mécanismes d’oxydo-réduction se déroulant à l’interface solide/solution lors de ce traitement. Ceci permettra non seulement d’optimiser les conditions opératoires (quantité et nature d’oxydant injecté, mode d’injection, pH, température, ajout éventuel de complexants, nature et teneur en phase d’oxydes de fer, teneur en métaux de transition, taux en matière organique naturelle, etc.) et ainsi d’améliorer l’efficacité de la méthode mais aussi de maîtriser l’impact environnemental de celle-ci sur la qualité des sols. Un point important est la présence de quantité significative d’espèces réduites FeII susceptibles de jouer un rôle moteur lors des processus d’oxydation. A ce titre, une étude préliminaire par spectrométrie Mössbauer a montré que la minéralogie des espèces du fer dans les sols de friches industrielles de Neuves-Maisons et d’Homécourt était très variée. Plusieurs oxydes tels que la magnétite (Neuves-Maisons) et une goethite mal cristallisée (Homécourt) ont ainsi été identifiés. De plus, la présence d’espèces FeII a été clairement établie et les quantités mesurées peuvent atteindre jusqu'à 30 % du fer total dans les sols de Neuves-Maisons. Le rôle éventuel des ces espèces au cours des traitements des sols par oxydation restent à déterminer (réaction de Fenton avec H2O2).
  • D’autres expériences ont été menées sur plusieurs types d’oxyhydroxydes de fer de synthèse pour évaluer leur capacité catalytique au cours de l’oxydation de polluants organiques [1,5]. Ces expériences font appel aux méthodes de synthèse d’oxyhydroxysels ferreux-ferrique (dénommé aussi communément rouilles vertes) par voie abiotique [2,3] ou biotique [4]. Les composés contenant des espèces FeII (rouilles vertes, magnétite) s’avèrent être les plus efficaces pour mener à bien la dégradation. Enfin, l’oxydation d’un polluant modèle (rouge de méthyle) est sensiblement accélérée lorsque celui-ci est mis en contact avec la rouille verte sulfatée grâce à un processus préalable de réduction de l’espèce organique [5].

Perspectives

  • L’étude des échantillons de friches industrielles d’Homécourt et de Neuves Maisons à l’aide du spectromètre miniaturisé MIMOS sera complétée par une analyse de certains échantillons par spectrométrie Mössbauer à basse température (environ 15 K). Cette analyse devrait permettre de lever l’ambigüité sur la nature exacte de certains oxyhydroxydes ferriques mal cristallisés.
  • Les études d’oxydation réalisées en batch sur des oxydes de fer de synthèse seront progressivement étendues à des systèmes plus complexes, par exemple des échantillons de sable recouverts d’oxydes de fer en présence de bactéries ferriréductrices. Au vu des résultats obtenus, la formation de composés minéraux contenant des espèces FeII (rouilles vertes ou magnétite) sera privilégiée. Le suivi in situ des réactions d’oxydation au sein du réacteur en colonne adapté au spectromètre miniaturisé MIMOS est planifié. Une comparaison des cinétiques de réaction en fonction de différents paramètres (flux des espèces FeII, concentration en bactéries, nature de l’oxyhydroxyde ferrique, pH…) sera faite. Une collaboration avec le laboratoire de Géologie et Gestion des Ressources minérales et énergétiques (G2R, P. Faure) est prévue pour la détection des polluants organiques en sortie de colonne. Elle permettra d’évaluer l’efficacité de la dégradation oxydative et son impact sur la mobilisation des espèces métalliques.

Voir aussi

Notes

  1. Equivalent temps plein