De : Services publics et Approvisionnement Canada
L'oxydation chimique par l'ozone est une technique de restauration des sols et des eaux souterraines in situ qui consiste à injecter de l'ozone à l'état gazeux dans la zone vadose ou saturée, afin de dégrader partiellement ou complètement les contaminants.
L’oxydation des contaminants est produite directement par la molécule de O3 ou indirectement par les radicaux hydroxyles (OH•). L'oxydation indirecte des contaminants se produit lorsque l'ozone est injecté dans un aquifère contaminé et se décompose en dioxyde (O2) et en radicaux hydroxyles (OH•).Ces radicaux hydroxyles sont plus réactifs que l'ozone et peu spécifiques, ce qui leur permet d'oxyder un grand nombre de composés chimiques. Le traitement à l'ozone est efficace sur des substances organiques toxiques ou difficilement biodégradables et peut également être utilisé sur des substances inorganiques. L'ozone réagit également avec la matière organique produisant du dioxyde de carbone et de l'eau.
La réaction d'oxydation chimique par l'ozone est très rapide et le temps de traitement varie de quelques semaines à quelques mois.
L’oxydation chimique in situ par traitement à l’ozone consiste à injecter de l’ozone gazeux dans l’eau souterraine ou le sol, afin qu'il dégrade les polluants au niveau du panache et/ou de la zone source. Dans le cas d'une oxydation complète, les produits de dégradation sont du dioxyde de carbone et de l’eau. Le principal enjeu de l'oxydation chimique avec l'ozone est la distribution du gaz dans le sol et son contact avec les contaminants. Dans la zone saturée, du barbotage à l'ozone est effectué, alors que dans la zone vadose, l'ozone est injecté au-dessus du niveau de la nappe phréatique via des puits d’injection. Dans le but d’obtenir une distribution uniforme de l’ozone dans les sols, de l’air est souvent utilisé comme gaz vecteur. L'ozone gazeux, étant instable et hautement réactif, doit être produit directement sur le site avant l’injection.
Les projets peuvent notamment inclure :
Dans la zone saturée, l’ozone est utilisé comme oxydant, soit par lui-même (par exemple, en l’injectant dans les puits de barbotage) et de l’air est ajouté au besoin en tant que gaz vecteur. Dans la zone vadose, l'ozone est injecté dans des puits de ventilation, et parfois, des puits d'extraction d'air sont utilisés pour contrôler la migration de l'ozone dans les sols.
Les réactions d’oxydation avec de l’ozone sont généralement exothermiques (production de chaleur), mais l’effet est habituellement diffus.
Remarque :
Un essai à petite échelle sur le terrain est requis afin de déterminer l'efficacité de la technologie ainsi que le design adapté aux conditions spécifiques du site contaminé (temps de résidence, débit de pompage, nécessité d'un prétraitement).
Remarques :
Des essais sur le terrain sont nécessaires afin de déterminer le type de puits d'injection, le rayon d'influence des puits d'injection, leur emplacement et leur espacement ainsi que le débit d'injection de l'ozone gazeux.
L’oxydation chimique in situ avec l’ozone est potentiellement applicable en régions éloignées, cependant, des obstacles importants liés au transport du matériel et à la mobilisation de l’équipement d’injection (par exemple : ozonateur) doivent être surmontés. La demande en électricité nécessaire à la production d’ozone in situ peut être un enjeu puisqu’elle requière une grande quantité d’énergie. L’objectif de réduire par oxydation à l’ozone les concentrations à des niveaux permettant par la suite d’utiliser la technique de l’atténuation naturelle contrôlée ou une autre approche pourrait être une alternative. Les applications nordiques ont généralement besoin de techniques adaptées au climat tenant compte notamment du pergélisol et des changements saisonniers de conditions du sol.
Remarques:
Les considérations à long terme liées à l’implantation de l’oxydation chimique in situ avec ozone incluent :
La stérilisation du sol n'est pas un problème majeur. De nombreuses études ont démontré que les communautés microbiennes recolonisent rapidement les zones d'oxydation.
L'oxydation chimique dégrade les hydrocarbures pétroliers en dioxyde de carbone et en eau lorsqu'il y a minéralisation complète du contaminant. Cette technique accroît la quantité d'oxygène dissous dans les sols et les eaux souterraines contaminés ce qui peut favoriser la biodégradation aérobie des contaminants résiduels après le traitement d'oxydation.
La formation de sous-produits peut être une source de préoccupation en cas de réaction incomplète. Des essais en laboratoire et/ou des essais pilotes, ainsi qu’un contrôle strict de la qualité des réactifs injectés peuvent être requis. Les produits d’oxydation sont généralement (mais pas toujours) moins toxiques, plus mobiles et plus biodégradables que leurs précurseurs.
Par exemple, le MTBE peut se dégrader en acétone de tert-butyle formate. Les hydrocarbures pétroliers peuvent générer de l’acétone ou des alcools. Les explosifs (RDX et HMX) peuvent produire des niveaux élevés de nitrates.
Un système d'extraction des vapeurs à l’aide de puits et d’unités de ventilation et de traitement des gaz extraits en utilisant du nickel pour catalyser la décomposition de l'ozone peut être nécessaire.
Les sites suivants fournissent des exemples d'applications :
Selon le FRTR (2002), les techniques d'oxydation chimique in situ peuvent atteindre des rendements de traitement élevés (par exemple > 90 %) pour des aliphatiques chlorés insaturés (par exemple le trichloréthylène [TCE]) avec des taux de réaction très rapide (90 % de destruction en quelques minutes).
Fiche rédigée par : Mélanie Bathalon, B.Sc, CEMRS
Mise à jour par : Karine Drouin, M.Sc., Conseil national de recherches
Date de mise à jour : 1 mars 2009
Dernière mise à jour par : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
