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N°53 - Janvier-Février-Mars 2009
1. Éditorial n°53 Déchets Sciences et Techniques: Les sédiments : des déchets à haut risque ?
La gestion des sédiments accumulés dans les ouvrages hydrauliques est devenue un enjeu majeur. Sur de longues périodes, l’accumulation des sédiments per turbe l’usage d’installations aussi diverses que les voies navigables, les installations portuaires, les barrages hydroélectriques, les retenues d’eau pour l’irrigation… Les opérations de curage et de dragage génèrent d’énormes quantités de déchets pour lesquels des solutions de traitement et de gestion doivent être trouvées. Les sédiments accumulent en effet souvent une charge polluante impor tante qui peut se révéler problématique.Les sédiments peuvent aussi engendrer de graves problèmes de pollution des eaux, en participant à la dispersion de polluants et à leur bioaccumulation, comme par exemple dans le cas des PCB.Le congrès I2SM (International Symposium on Sediment Management) a été organisé à Lille en juillet 2008 par l’Ecole des Mines de Douai. Plus de 200 scientifiques venant d’une vingtaine de pays ont présenté et confronté les résultats d’une intense activité de recherche dans les différents domaines concernés par la problématique de la gestion des sédiments :- gestion des opérations de dragage et stockage de sédiments- traitements de sédiments contaminés- mécanismes de transport des polluants- approches écotoxicologiques et biotests- analyse et traitements des eaux- valorisation des sédiments marins et fluviaux dans le domaine du génie civil- […]
2. Les causes de l'érosion et les modes de prévention sur l'amont des bassins versants Exemple de la région Nord de la France
La lutte contre le ruissellement et l'érosion constitue un enjeu économique important pour la gestion des écoulements, la prévention des inondations et des risques d'envasement des ouvrages situés à l'aval des bassins versants. Le transfert des matières en suspension par les eaux de ruissellement provenant des bassins versants ruraux amont participe à la turbidité des eaux. Les mécanismes qui contrôlent les apports de sédiments peuvent être estimés ou quantifiés. La connaissance de ces mécanismes permet d'envisager des méthodes de prévention limitant partiellement les transferts solides vers l'aval.
3. Elaboration de matériaux nanométriques pour l'élimination des éléments traces métalliques en milieu aqueux (cas de CrIII et CrVI)
Cette étude concerne l'élimination du chrome en milieu aqueux par l'emploi de matériaux adsorbants supportés sur diatomite. Les échantillons ont été synthétisés par imprégnation puis caractérisés par les techniques DRX, MEB, SAA et FTIR. L'élimination du chrome trivalent et du chrome hexavalent en régime statique s'effectue par adsorption, sur diatomite naturelle selon une cinétique en deux étapes dont le rendement est important pour CrIII est très faible pour CrVI. Plusieurs essais ont été effectués pour évaluer les influences du pH, de l'agitation et de la concentration en chrome. Le pourcentage d'élimination du CrIII est meilleur en milieu basique. Celui du CrVI est très faible en milieu acide. Les résultats sont notablement améliorés par l'insertion de cuivre ou de fer à 0,5 %, avec des taux d'abattement importants (40 % pour le chrome hexavalent quel que soit le matériau considéré).
4. Etude comparative du comportement physico-mécanique d'un sédiment pollué et non pollué
Dans le contexte du développement durable, le devenir des sédiments est géré en fonction de leur impact sur l'environnement. Généralement, ces sédiments peuvent faire l'objet de rejet en mer soit par surverse, soit par immersion, ou d'un stockage à terre pour les plus pollués. Mais ces solutions sont confrontées à une règlementation de plus en plus rigide en termes de protection de l'environnement. Face à cette problématique, de nouvelles voies alternatives de gestion s'imposent, comme le pré-traitement ou le traitement conçu dans une logique de valorisation.Toute technique de valorisation nécessite une phase de caractérisation afin de mieux connaitre le matériau, ses différents composés, son potentiel polluant ainsi que son comportement.Notre travail consiste à faire une étude comparative de comportement mécanique et physique entre les sédiments pollues (P) et non pollues (NP), via l'établissement d'une carte d'identité de chaque type de sédiment.Les propriétés mécaniques ont été évaluées suite aux essais de cisaillement direct, aux essais œdométriques et aux essais triaxiaux. Les résultats obtenus montrent que les sédiments pollués et non pollués possèdent plus au moins les mêmes caractéristiques mécaniques.
5. Caractérisation des propriétés mécaniques et environnementales de granulats provenant de résidus de dragage
Afin de stabiliser l'érosion littorale, la valorisation des résidus de dragage pour le remblaiement des berges représente une option intéressante. Afin d'en évaluer le potentiel, des granulats à base de résidus de dragage ayant différentes proportions eau/ciment ont été confectionnés. La visée de ce projet est donc de caractériser les propriétés mécaniques et environnementales de ces granulats. Les sédiments proviennent du port de Dunkerque en France et, selon la législation française, ne sont pas considérés comme étant pollués. Ces derniers ont une forte teneur en eau, se chiffrant de 150 à 200 %. La première étape est donc d'en réduire la teneur en eau à l'aide d'un procédé de décantation jusqu'à la limite de liquidité, soit 110 %, pour faciliter les manipulations ultérieures. Ensuite, les sédiments sont malaxés en ajoutant une proportion de ciment prédéterminée afin d'obtenir six formulations ayant un rapport eau/ciment variant de 1 à 4. La troisième étape est la confection des granulats par le biais d'une extrudeuse produisant des boudins de sédiments qui sont ensuite coupés pour en faire des granulats d'environ 30 mm de diamètre. Ces granulats reposent en salle climatisée, afin de conserver leur humidité, pour une cure de 7 et 90 jours. Apres ce murissement, les granulats sont soumis à quatre essais mécaniques selon les normes françaises : l'essai de fragmentabilité, de […]
6. Effet de la fumée de silice sur le comportement mécanique et géotechnique d’un sédiment stabilisé à base de ciment et additifs
L’accumulation des sédiments dans les installations portuaires est un phénomène inéluctable. Le dragage revêt donc une importance primordiale pour le maintien de la navigation. Mais le stockage ou le rejet en mer de cette vase pose problème, surtout dans le cas de contamination par des polluants. Cet article présente l’étude de la valorisation des sédiments de dragage du port autonome du Havre traités par un mélange de ciment, chaux, cendre volante et fumée de silice et additifs. Différents pourcentages de liants hydrauliques ont été utilisés. L’étude du comportement à court terme des sédiments stabilisés à été réalisée à l’aide d’essais de compression axiale. Les résultats de cette étude montrent une meilleure performance pour les échantillons confectionnés avec du ciment et de la fumée silice. L’analyse des résultats mécaniques et physico-chimiques des sédiments ainsi stabilisés démontre la possibilité de leur utilisation dans les constructions routières.
7. Contamination des eaux souterraines par les métaux lourds d'une mine de fer abandonnée : cas de la région de Bekkaria (Tébessa)
Le but recherché par ce travail est la mise en évidence de l'impact d'une mine de fer abandonnée sur la qualité des eaux de la plaine de Bekkaria. La mine de Khanguet présente des minerais polymétalliques ferrifères. L'hétérogénéité de la minéralisation nous a conduit à prendre en considération les éléments traces métalliques (ETM) pouvant être mêlés au fer. L'exploitation de la mine se faisait à ciel ouvert et le minerai extrait était transporté sur plusieurs kilomètres, puis déposé sans précaution avant son transport vers le port de Annaba pour son exportation vers l'étranger. L'exploitation de cette mine s'arrêta en 1966 mais la pollution sévit toujours car les résidus des terrils sont amassés en aval de l'oued Kebir. Ces terrils sont exposés aux aléas climatiques. Les poussières sont transportées par les vents vers d'autres zones ou infiltrées avec les eaux de précipitations. La conséquence est la contamination des eaux des nappes superficielles et des sols séparant ou contenant ces nappes. Pour mettre en évidence cette pollution, des analyses ont été réalisées sur les eaux souterraines et sur les eaux de surface de l'oued Kebir. Les teneurs des métaux dépassent souvent les normes environnementales admises, particulièrement pour le fer, le manganèse, le plomb et le zinc. Le suivi réalisé montre une variation irrégulière des éléments traces dans les eaux de surface. […]
8. Comment gérer la stratification thermique dans les réserves d'eau
La stratification thermique des lacs et réservoirs peut conduire à une perte d'oxygène dans l'hypolimnion, ce qui peut avoir des impacts négatifs sur la faune aquatique et la qualité de l'eau à l'aval des réservoirs alimentant des ouvrages hydroélectriques. La restauration par déstratification est adaptée pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs ayant des exploitations destinées à l'alimentation ou l'irrigation. L'aération hypolimnétique peut être préférée à la déstratification car elle permet l'oxygénation des eaux en préservant la stratification thermique, favorable à la faune et à la qualité des eaux. Si la déstratification peut-être plus adaptée par temps froid et pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs et pour des exploitations destinées exclusivement à l'alimentation ou l'irrigation, l'aération hypolimnétique, en maintenant la stratification thermique, permet de créer un climat convenable pour la faune aquatique, et assure une température favorable pour la qualité de l'eau.
9. Réaction hydrothermale vase-ciment
Les quantités de vases accumulées dans les barrages en Algérie sont estimées à des milliers de tonnes chaque année, ce qui pose un problème pour le stockage d'eau et une menace pour l'environnement (rejets lors des vidanges ou des dragages). Ce phénomène, qui prend de l'ampleur d'année en année, nous a incité à réfléchir à l'utilisation de ces sédiments dans le domaine du génie civil ou d'autres applications.Nous avons choisi les sédiments de l'oued El-Macta qui proviennent des vidanges de fond du barrage de Fergoug, qui se trouve à l'ouest de l'Algérie, envasé à 90 % et dont on prévoit le dragage pour récupérer la capacité initiale utile qui est de 18 millions de mètres cube. Les quantités importantes de vases rejetées présentent un problème d'environnement qui pourrait être résolu par leur utilisation comme matières premières.Ces sédiments sont des sols fins de plasticité moyenne avec un pourcentage de sable fin estimé à 47 %. Les analyses minéralogiques par diffraction des rayons X sur la vase crue montrent l'existence de minéraux tels que le quartz, les carbonates et la kaolinite. Cette étude nous a conduit à étudier le comportement de ces sédiments à l'état naturel, en les mélangeant avec du ciment portland dans différentes proportions et dans un milieu hydrothermal à une température de 135 °C (pression de 0.33 MPa) dans le but de les utiliser dans la […]