Fiche descriptive : Biostimulation anaérobie – in situ

De : Services publics et Approvisionnement Canada

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Description

La biostimulation anaérobie est une technique de restauration in situ utilisée pour le traitement des sols ou des eaux souterraines contaminées par des hydrocarbures pétroliers ou par d'autres composés organiques.

Cette technique consiste à fournir des composés nécessaires (exemple : accepteur d'électrons, nutriments, substrat, etc.) aux bactéries indigènes anaérobies (strictes ou facultatives) du sol ou de l'eau souterraine afin d'accélérer la dégradation des contaminants. Les bactéries anaérobies strictes ne peuvent pas utiliser l'oxygène comme accepteur final d'électrons et ont donc recours à des accepteurs d'électrons alternatifs tels que le nitrate (NO3-), le manganèse dissous (Mn4+), le fer ferrique (Fe3+), les sulfates (SO42-) et le dioxyde de carbone (CO2). Les accepteurs d'électrons alternatifs sont plus solubles dans l'eau que l'oxygène et peuvent être injectés plus facilement sous forme dissoute tandis que les nutriments peuvent être injectés sous forme liquide ou gazeuse selon le cas. L'ajout d'un substrat permet, dans certains cas, la réduction des concentrations en oxygène et donc la mise en place d'un environnement favorable à la biodégradation anaérobie.

Cette fiche ne traite pas de la transformation anaérobie des composés chlorés puisque cette dernière est abordée dans la fiche « Déshalogénation réductive ».

Sources :

Analyses recommandées dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Analyses biologiques

  • Le dénombrement de la population bactérienne hétérotrophe totale et de la population bactérienne spécifique

Analyses chimiques

  • La concentration des contaminants incluent :
    • dans les phases adsorbée
    • dissoute
    • libre
  • Potentiel hydrogène (pH)
  • Le potentiel d'oxydoréduction (Eh)
  • Le contenu en carbone organique
  • La teneur en matière organique
  • La concentration des nutriments incluent :
    • l'azote ammoniacal
    • l'azote total Kjeldahl
    • les nitrates
    • les nitrites
  • La concentration des métaux
  • La concentration des accepteurs d'électrons incluent :
    • l'oxygène dissous
    • le nitrate
    • le sulphate
    • le fer ferrique et ferreux
    • le méthane
    • le manganèse dissous
    • le carbonate

Analyses physiques

  • La concentration en oxygène dissous
  • La concentration en méthane
  • La température
  • L'évaluation biologiques et des facteurs écologiques

Autre information recommandée pour une caractérisation détaillée

Phase II

  • La profondeur et l'étendue de la contamination
  • La présence de récepteurs :
    • la présence de récepteurs potentiels, la présence d'infrastructures de surface et souterraines et le risque de migration hors site

Phase III

  • La stratigraphie du sol
  • La connaissance détaillée de la géologie et de l'hydrogéologie incluent :
    • la direction d'écoulement des eaux souterraines
    • la conductivité hydraulique
    • les fluctuations saisonnières
    • le gradient hydraulique
  • La détermination des voies préférentielles de migration des contaminants
  • Une modélisation hydrogéologique

Essais recommandés dans le cadre d’une caractérisation détaillée

Essais biologiques

  • Essai de minéralisation en microcosmes

Essais hydrogéologique

  • Essais avec traceur

Applications

  • Permet de traiter la contamination résiduelle située dans la zone insaturée et la zone saturée ainsi que la contamination dissoute dans l'eau souterraine
  • S'applique aux contaminants qui peuvent être dégradés ou transformés, en condition anaérobie (absence d'oxygène) ou en anoxie (pauvre en oxygène)
  • Les sols doivent être suffisamment perméables pour permettre l'injection d'accepteurs d'électrons ou d'autres substances

Type de traitement

Type de traitementS’applique ou Ne s’applique pas
In situ
S’applique
Ex situ
Ne s’applique pas
Biologique
S’applique
Chimique
Ne s’applique pas
Contamination dissoute
S’applique
Contamination résiduelle
S’applique
Contrôle
Ne s’applique pas
Phase libre
Ne s’applique pas
Physique
Ne s’applique pas
Résorption
S’applique
Thermique
Ne s’applique pas

État de la technologie

État de la technologieExiste ou N'existe pas
Démonstration
Existe
Commercialisation
Existe

Contaminants ciblés

Contaminants ciblésS'applique, Ne s'applique pas ou Avec restrictions
Biphényles polychlorés
Ne s'applique pas
Chlorobenzène
Ne s'applique pas
Composés inorganiques non métalliques
Ne s'applique pas
Composés phénoliques
Ne s'applique pas
Explosifs
Avec restrictions
Hydrocarbures aliphatiques chlorés
Ne s'applique pas
Hydrocarbures aromatiques monocycliques
S'applique
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
Avec restrictions
Hydrocarbures pétroliers
Avec restrictions
Métaux
Ne s'applique pas
Pesticides
Ne s'applique pas

Durée du traitement

Durée du traitementS’applique ou Ne s’applique pas
Moins de 1 an
Ne s’applique pas
1 à 3 ans
S’applique
3 à 5 ans
S’applique
Plus de 5 ans
S’applique

Produits secondaires ou métabolites

  • L'injection de nitrates comme accepteurs d'électrons peut poser un problème puisque ce composé est soumis à la réglementation

Limitations de la technologie

  • Pas applicable en présence de phase libre
  • Les sols peu perméables peuvent limiter l'application de cette technique
  • Les fractures et les sols hétérogènes peuvent créer des chemins préférentiels et rendre l'injection homogène difficile
  • Une concentration trop élevée de contaminants peut inhiber la biodégradation
  • Une concentration importante en métaux peut inhiber la biodégradation
  • Le potentiel hydrogène (pH) des sols doit idéalement se situer entre 6 et 8
  • Le taux de biodégradation de la majorité des composés organiques est plus lent en condition anaérobie qu'en condition aérobie
  • La compréhension des mécanismes de dégradation et le suivi du système sont plus difficiles
  • Caractérisation détaillée nécessaire, plus coûteuse

Technologies complémentaires améliorant l’efficacité du traitement

  • L'injection combinée d'oxygène et de nitrate peut induire la biodégradation en conditions microaérophile et être avantageuse
  • La bioaugmentation

Traitements secondaires requis

  • Il n'y a pas de technologie secondaire requise

Exemples d'application

Le site suivant fournit un exemple d'application :

Performance

Le temps nécessaire à la restauration d'un site par biostimulation in situ anaérobie est très variable et est fonction à la fois du contaminant, de la population bactérienne indigène et des propriétés physico-chimiques du milieu.

Références

Auteur et mise à jour

Fiche rédigée par : Karine Drouin, M.Sc. Conseil national de recherches

Dernière mise à jour par : Karine Drouin, M.Sc. Conseil national de recherches

Date de mise à jour : 24 août 2017

Version :
1.0