Réduire la pénurie d’eau grâce à la restauration des aquifères souterrains pollués
Dans le monde entier, la demande industrielle, agricole et municipale en eau s’accroît. En même temps, les ressources en eau sont de plus en plus dégradées, en raison de l’érosion et de la pollution des infrastructures. Les métaux toxiques qui polluent les sites des eaux souterraines, les puits d’eau potable ou les sites de filtration sur berge représentent la menace la plus fréquente; mais il existe de nombreuses méthodes disponibles pour leur élimination ou immobilisation. Toutefois, ces méthodes demandent souvent un investissement technique et économique très élevé, les rendant inaccessibles à de nombreuses régions. Afin de remédier à cette situation, le projet REGROUND, financé par l’UE, a développé une nanogéotechnologie à faible coût pour l’immobilisation de polluants toxiques. Le projet a utilisé cette technologie d’assainissement des eaux souterraines à l’échelle réelle, dans trois cas pilotes, et a installé deux barrières à grande échelle à l’intérieur de sites pollués par l’industrie, constatant la réduction du taux de métaux lourds toxiques dissous dans l’eau souterraine.
Une barrière absorbante in situ
Avant le projet REGROUND, l’équipe comptait déjà quelques années d’expérience dans le développement d’une technologie qui injectait des nanoparticules (NP) d’oxyde de fer dans des panaches de polluants des eaux souterraines. La faisabilité de cette approche a été prouvée avec succès lors d’expériences en laboratoire et sur le terrain. En décrivant REGROUND, le Dr Sadjad Mohammadian, coordinateur du projet, explique: «Notre consortium a travaillé sur plusieurs projets utilisant la nanotechnologie pour des applications environnementales. Différents aspects de la technologie proposée, notamment la distribution de particules dans le sous-sol, la synthèse de nouvelles particules, la réactivité et la toxicité environnementale, ont été développés par nos membres. Dans le cadre de REGROUND, nous avons unifié ces connaissances afin de les améliorer et de les commercialiser.» La méthode de barrière de REGROUND fonctionne en injectant des NP d’oxyde de fer de haute technologie dans les sédiments, en utilisant des puits simples dans les aquifères. Les NP se déplacent à des distances prédéterminées et ensuite elles précipitent sur le matériau de l’aquifère, sans en bloquer les pores. Pour le Dr Mohammadian, cette étape représentait le plus grand défi du projet, «nous devions créer des NP métastables; c’est-à-dire, qui demeurent en suspension et qui ne précipitent ni ne sédimentent pas pendant la synthèse, la production, le transport et l’injection, ne commençant la précipitation qu’après l’étape d’injection». Comme continue de l’expliquer le Dr Mohammadian, «cela nous a obligés à développer un processus de synthèse innovateur, facilement adaptable aux propriétés de chaque aquifère». L’eau souterraine polluée coule ensuite à travers cette zone de NP, où les métaux lourds toxiques dissous sont adsorbés par les NP, puis l’eau libre de métaux est relâchée en aval. Étant donné que cette méthode est facile à appliquer et ne nécessite pas une grande infrastructure ni l’extraction du sol, les coûts de nettoyage sont considérablement réduits. L’approche cible spécifiquement l’arsenic, le baryum, le cadmium, le chrome, le cuivre, le plomb, le mercure et le zinc, tous identifiés comme les principaux polluants des eaux souterraines. Après deux applications pilotes, REGROUND a adopté l’innovation dans deux aquifères pollués situés dans des sites industriels, en Espagne et au Portugal. Les résultats du projet concernant le suivi à la suite de l’injection indiquent que les métaux lourds ont été éliminés avec succès aux niveaux ciblés par le plan d’assainissement. Ces résultats laissent entendre que la technologie est prête pour la commercialisation. Le projet a en outre approuvé l’applicabilité de la technologie via deux tests pilotes supplémentaires. Dans un parc industriel en Allemagne, une contamination au zinc a été traitée tandis que des actions quotidiennes normales sur le site ont été réalisées. De plus, un puits d’eau potable en Iran contaminé par de l’arsenic géogénique a été nettoyé à l’aide de la technologie REGROUND. Ces cas ont montré que la technologie peut être appliquée dans un large éventail d’emplacements, indépendamment de la source et de la taille de la contamination. Comme le résume le Dr Mohammadian, «les efforts pour la première application commerciale et la commercialisation ultérieure de cette technologie font partie intégrante de REGROUND. Cela permettra l’immobilisation de métaux toxiques polluants au sein des sites qui ont été laissés sans traitement jusque-là pour des raisons économiques ou techniques».
Stimuler l’innovation dans le secteur de l’eau
L’ambition de REGROUND s’inscrit dans le cadre de la politique de l’eau de l’UE, précisément de la directive 2013/39/UE, qui vise à commercialiser de nouvelles technologies de nettoyage de l’eau. Dans l’immédiat, pour faire avancer davantage le travail accompli, l’équipe du projet entre sur le marché de l’assainissement des eaux souterraines en créant une entreprise dérivée. Cette entreprise, ColFerrox GmbH, propose ses produits et sa technologie pour traiter les métaux lourds et autres contaminations, comme le cyanure et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). En évoquant ce point, le Dr Mohammadian explique: «En commercialisant notre technologie rentable, nous aiderons à stimuler l’innovation dans le secteur de l’eau, tout en facilitant les efforts public-privé dans l’objectif d’améliorer la récupération des eaux souterraines mondiales et européennes.»
Mots‑clés
REGROUND, pénurie d’eau, aquifère, toxique, agent contaminant, polluant, puits, nanoparticules, adsorption, eaux souterraines, oxyde de fer, arsenic, baryum, cadmium, chrome, cuivre, plomb, mercure, zinc
