Camera : Des technologies de caractérisation novatrices adaptées aux pollutions mercurielles

Une gestion difficile des pollutions mercurielles sur les sites de grande taille

Les sites concernés sont peu nombreux, mais souvent de grande taille et à forts enjeux techniques et financiers. La gestion de ces pollutions à grande échelle souffre de verrous et seuils techniques et scientifiques, qui concernent essentiellement :

• le comportement physique des fluides mercuriels (gaz et Hg° liquide) dans le milieu poreux en relation avec les mécanismes biochimiques qui régissent la mobilité et la toxicité de cet élément ;
• la maîtrise sur les court et long termes des émissions mercurielles depuis ces sols vers les milieux.

Mercure élémentaire perlant sur une dalle de béton qui recouvre les sols d’une ancienne unité d’électrolyse pour la production du chlore.

Objectifs et finalité du projet Camera sur la gestion des pollutions complexes

Le projet Camera vise à décloisonner la thématique du mercure de ses axes de recherche conventionnels (pollutions diffuses, grands cycles, bio(géo) chimie des milieux de surface) :

• en abordant ce métal toxique à l’échelle réelle d’un site de grande taille ;
• en prenant en compte le comportement physique des fluides mercuriels ainsi que les mécanismes biochimiques qui en régissent la mobilité et la toxicité (approche intégrale) ;
• en travaillant sur des zones mercurielles concentrées et de forts tonnages dans le milieu poreux souterrain.

La finalité est d’évaluer les connaissances actuelles aux différentes échelles investiguées et d’ouvrir des perspectives de développement technologique et d’amélioration des méthodes de diagnostic et de gestion des pollutions historiques complexes ("mégasites").

La machine de forage est positionnée à proximité d’un saturateur à saumure et fore un sondage au carottier battu à sec au 310//278 mm à 32 m de profondeur, équipé en piézomètre à crépine segmentée.

Une équipe pluridisciplinaire et transverse qui propose 4 axes de recherches

Les principaux axes de recherche sont les suivants :

• Transport dans la zone saturée Un modèle de transport diffusif, convectif, gravitaire tridimensionnel en régime thermo-influencé est construit afin d’être utilisé comme un outil de compréhension macroscopique des mécanismes meso et microscopiques identifiés, sur la base d’un modèle géologique 3D (sous GDM Multilayer).
• Adsorption, rétention et spéciation Les mécanismes d’adsorption et de rétention au sein de l’aquifère sont appréhendés par la modélisation à grande échelle, la modélisation géochimique et la mesure (« Mercury Thermal Desorption », avec l’université de Braunschweig – Allemagne).
• (Bio)Géochimie de la zone saturée Les mécanismes de méthylation/déméthylation ont été appréciés dans le système hydro(bio)chimique actuel et l’évolution possible de ces équilibres évaluée sous l’effet de modifications physiques et/ou chimiques du milieu hôte (avec l’université de Bordeaux).
• Transport dans la zone non-saturée La dynamique des phases mercurielles fluides en milieu poreux non-saturé (Hg° gaz + Hg° liquide) a été caractérisée sous l’effet de gradients thermiques (thermodiffusion) et de pression (convection). La modélisation en zone non-saturée a fait l’objet d’un couplage itératif avec le développement de métrologie in situ en régime forcé (essais intégrateurs radiaux d’extraction des gaz du sol) et en régime naturel (instrumentation in situ avec centrale d’acquisition) avec l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse et VilligerSystemTechnik AG –Suisse-Allemagne.

Ce projet sous contrat avec un industriel (2011-2013) a nécessité la mise en place d’une équipe pluridisciplinaire (géologie, hydrogéologie, géochimie, chimie minérale et organique, physique des fluides, microbiologie…) et transverse.