La vitrification utilise l’énergie électrique pour créer la chaleur nécessaire à la fusion des sols. Il existe deux méthodes pour produire la chaleur et traiter les sols contaminés, soit la méthode conventionnelle qui utilise des électrodes ou une méthode plus récente qui utilise la technologie de l’arc au plasma.
Dans la méthode conventionnelle, l'électricité requise pour la vitrification provient d’électrodes qui sont insérées dans les sols contaminés et font circuler un courant électrique haute tension entres elles. La chaleur est distribuée dans les sols de surface, puis à mesure que les sols fondent, les électrodes s'enfoncent dans le sol, ce qui augmente la profondeur de distribution de la chaleur. Lorsque le courant électrique est coupé, les sols en fusion refroidissent et se vitrifient en encapsulant et immobilisant les contaminants dans la matière vitrifiée. Ce processus dépend de la présence d'oxydes de métaux alcalins dans les sols à traiter afin d'assurer un bon équilibre entre la conductivité électrique et la température de fusion. Une trop grande teneur en métaux alcalins augmente la conductivité jusqu'à un point où le chauffage est insuffisant. Si la teneur en silice du sol est suffisamment élevée, les sols contaminés peuvent être vitrifiés.
Lors du traitement, la mise en place d’une hotte de vapeur au-dessus de la zone à traiter (zone traitée par section) est nécessaire afin de capter les gaz résiduels et les diriger vers une unité de traitement. La chaîne de traitement consiste généralement en un système qui refroidit les gaz à une température de 100 à 400 °C et peut inclure pour le traitement un laveur de gaz, un séparateur air-liquide, des filtres à particules et de charbon actif oxydant par lesquels les gaz résiduels circulent. Dans certaines applications, un oxydant thermique est utilisé pour traiter les gaz résiduels avant qu’ils ne soient rejetés dans l’atmosphère. Les liquides du laveur de gaz peuvent également nécessiter un traitement secondaire.
La vitrification in situ effectuée à l’aide de la technologie de l’arc au plasma a été démontrée, mais n’a pas encore été commercialisée. Le processus consiste à abaisser une torche à plasma dans un trou tubé et à entreprendre une fusion en colonne de bas en haut. La torche peut atteindre des températures supérieures à 7?000 °C et, théoriquement, elle peut fonctionner à n'importe quelle profondeur. Les gaz résiduels sont collectés dans une hotte et traités.
Après la vitrification, la surface du sol dans la zone traitée s’enfonce légèrement, ainsi des sols propres doivent être importés afin de remblayer et de niveler la zone traitée.
La mise en œuvre d’une réhabilitation par vitrification in situ peut inclure :
- la mobilisation, l’accès au site et la mise en place d’installations temporaires;
- l’assèchement des sols (abaissement du niveau de la nappe phréatique) si requis;
- la mise en place d’un système d’approvisionnement en énergie électrique;
- l’installation et l’insertion des électrodes à haute tension dans les sols;
- l’installation de canalisation de transport de la vapeur, un système de traitement des gaz et de contrôle des émissions atmosphériques;
- la remise en état du site à la suite des travaux de vitrification.
Matériaux et entreposage
La mise en place de la vitrification in situ requiert l’installation de certains équipements spécialisés. De l'équipement commercial transportable est disponible pour le processus de traitement. Les produits chimiques comprennent des additifs qui sont mélangés au sol, soit des oxydes de métaux alcalins.
Lors de l’installation et du traitement, une grue et d’autres équipements de soutien sont nécessaires. La grue est utilisée pour monter la hotte pendant l'assemblage, pour déplacer la hotte sur chaque zone de sols avant le traitement et pour installer les électrodes avant le traitement. D'autres équipements, tels qu'un chariot élévateur, peuvent être nécessaires pour déplacer les équipements sur le site.
L’électricité nécessaire peut être fournie par l'intermédiaire d'une remorque contenant des générateurs au diesel dans les cas où la construction d’une connexion au réseau électrique serait irréalisable. Les coûts d'utilisation de l'électricité générée par le diesel sont cependant généralement plus élevés.
La hotte de récupération des gaz et le système de traitement peuvent être construits sur place ou préalablement assemblés et acheminés au site.
Des équipements de terrassement (pelle mécanique, camion à benne, chargeur, etc.) sont nécessaires afin de remblayer l'affaissement des zones traitées.
Résidus et rejets
La vitrification produit des résidus solides et gazeux. La matière résiduelle issue de cette technique de réhabilitation est la masse de sols vitrifiés qui demeure en place après le traitement. Cette masse peut prendre jusqu’à un ou deux ans avant de refroidir complètement.
Les matériaux adsorbants usés (charbon activé) ou les autres résidus et rejets issus du traitement des gaz résiduels doivent être récupérés et disposés hors site, dans un centre autorisé.
La mise en place du système pourrait mener à la gestion de sols contaminés résultant des activités de forage ou d’excavation. Dans ce cas, ces sols doivent être éliminés hors site.
Fiche rédigée par : Josée Thibodeau, M.Sc, Conseil national de recherches
Mise à jour par : Martin Désilets, B.Sc., Conseil national de recherches
Date de mise à jour : 27 novembre 2013
Dernière mise à jour par : Nathalie Arel, P.Eng., M.Sc., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng. and Sylvain Hains, P.Eng., M.Sc., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
