En France, près de 9000 sites sont pollués par des métaux lourds (plomb, cuivre, chrome…), des hydrocarbures, ou des composés organochlorés (pesticides, solvants…). Les décontaminer est un enjeu majeur pour notre environnement. C’est l’objectif des plateformes PRIME, pilotes expérimentaux installés sur le site du BRGM à Orléans.

PRIME : Plateforme pour la remédiation et l’innovation au service de la métrologie environnementale

C'est quoi PRIME ? PRIME, c'est un laboratoire d’essais novateur pour la dépollution des sols et des eaux ! Découvrez comment il peut vous aider dans le développement de vos procédés. Car avec près de 9000 sites pollués par des métaux lourds (plomb, cuivre, chrome…), des hydrocarbures, ou des composés organochlorés (pesticides, solvants…) en France, PRIME se place comme un chaînon intermédiaire entre le laboratoire et le site contaminé. Il permet de développer, qualifier et valider, à différentes échelles les outils, modèles et procédés nécessaires pour identifier les pollutions, prédire leur impact potentiel et y remédier de façon innovante et respectueuse de l'environnement.

© BRGM

On dénombre en France au moins 9 000 sites pollués. Il s'agit souvent de sites industriels touchés par diverses pollutions comme les hydrocarbures, les solvants chlorés ou les métaux lourds. Ces pollutions mélangées sont complexes à traiter. Pour répondre à cette problématique, le BRGM a lancé la plateforme PRIME, pour Plateforme pour la Remédiation et l'Innovation en Métrologie Environnementale. Le but est d'offrir à ces sites des solutions de décontamination afin de les réutiliser et d'user sans risque de leur eau souterraine. PRIME est une plateforme de recherche sur la dépollution des sols du BRGM lancée à travers du programme PIVOTS et financée par la région Centre-Val-de-Loire et l'Europe via le FEDER. Les 3 objectifs de PRIME sont quantifier et identifier les polluants dans l'environnement, savoir lesquels, comment ils vont se comporter, se transférer. Le 2e objectif est de prédire l'évolution de ces polluants dans notre environnement à court et à moyen terme. Le 3e objectif, c'est d'offrir des solutions, des outils, des méthodes pour dépolluer ces sites. PRIME, c'est une équipe pluridisciplinaire de chercheurs, d'ingénieurs et de techniciens mettant en œuvre des installations expérimentales qui couvrent tout le spectre de la recherche dans ce domaine. Sur PRIME, on travaille à plusieurs échelles qui vont du centimétrique, des petites colonnes, des petits "batches", au métrique jusqu'au pilote plurimétrique. L'intérêt va être de tester à petite échelle la variation de paramètres environnementaux pour les fixer puis passer à un saut d'échelle et voir l'impact du changement d'échelle sur le procédé, avec l'objectif d'aller jusque sur l'échelle du site. Tous ces outils, on les a voulus au maximum adaptables à différents projets, différents sites, différents contaminants. Ils doivent permettre de développer plusieurs méthodes de remédiation, de dépollution des sols ou eaux souterraines. L'outil à grande échelle dont disposent les chercheurs est le Pilote Plurimétrique. la seule cuve expérimentale à grandes dimensions en France. Elle permet de simuler un sol pollué en conditions contrôlées. On y introduit un sol pollué ou un matériau modèle comme du sable et on y simule l'écoulement d'ne nappe d'eau. L'objectif est d'introduire différents capteurs et de suivre le comportement de ce polluant dans ce pilote puis de développer des techniques de dépollution pour éliminer ces polluants. Les techniques de dépollution mises en place peuvent être chimiques. Elles peuvent aussi être biologiques et c'est l'intérêt des pilotes derrière moi qui vont utiliser soit des bactéries ou des champignons pour dépolluer les sols des contaminants organiques. Les premiers résultats concrets en termes de décontamination ont déjà été obtenus. Les équipements de PRIME sont aussi mobilisables pour des projets externes. L'objectif est aussi de créer un jumeau numérique, une modélisation numérique des pilotes qui offrira aux chercheurs la possibilité de simuler des sites pollués en faisant varier les paramètres. Sous-titrage : lylo by TransPerfect

Vos enjeux et besoins

La plateforme PRIME répond aux besoins en monitoring et remédiation des eaux, des sols et du sous-sol. PRIME se place comme un chaînon intermédiaire entre le laboratoire et le site contaminé, et permet de développer, qualifier et valider, à différentes échelles : 

  • Des outils en métrologie environnementale (capteurs, échantillonneurs…) pour identifier et quantifier les pollutions du sol, du sous-sol et des eaux souterraines ;
  • Des modèles, pour prédire l’impact potentiel d’une contamination sur l’environnement à court et moyen terme (dégradation, stockage, transfert…) ;
  • Des méthodes et des procédés de remédiation (physiques, chimiques et biologiques) innovants et respectueux de l’environnement. 

Les moyens expérimentaux de PRIME sont rassemblés dans une halle de 1000 m² spécifiquement dédiée et située à proximité des moyens analytiques du BRGM. Le classement ICPE de PRIME offre aux partenaires industriels et académiques la possibilité de développer et tester des solutions de remédiation portant sur des substances potentiellement dangereuses.

Découvrir notre visite virtuelle de la plateforme PRIME

Notre valeur ajoutée

La gestion des sites et sols pollués représente un enjeu important sur le plan environnemental mais également sur le plan sanitaire et économique. Les plateformes PRIME du BRGM à Orléans sont des installations expérimentales qui visent 3 objectifs :

  • identifier et quantifier les pollutions des sols, sous-sol et eaux souterraines, 
  • prédire leur impact potentiel sur notre environnement à court et moyen terme, 
  • offrir des solutions (outils et méthodes) pour remédier et étudier les zones touchées. 

Les plateformes PRIME réalisent des études multi-contaminants (inorganiques et organiques), multi-matrices (sols, sédiments, eaux, roches) et multi-méthodes (physiques, chimiques, biologiques). 

PRIME a déjà contribué à la compréhension et à la réhabilitation d’environnements pollués par des hydrocarbures (fuites de station-service par exemple), des solvants chlorés (utilisés dans le nettoyage à sec, le dégraissage de métallurgie…), des pesticides (dans les cultures) et des métaux lourds (liés aux activités industrielles et minières). 

Ses plateformes développent également des écotechnologies innovantes, s’appuyant par exemple sur les propriétés de micro-organismes ou de nanoparticules pour dépolluer. 

Comprendre le fonctionnement des laboratoires PRIME

PRIME est une plateforme expérimentale du programme Pivots qui développe, en région Centre, des laboratoires consacrés à l’analyse et à la dépollution de notre environnement. 

PRIME a pour objectif d’identifier et de mesurer les pollutions des sols et eaux souterraines, de prédire leur impact potentiel sur notre environnement et d’offrir des solutions pour décontaminer. Cette plateforme est dotée de 3 pilotes allant du submétrique au plurimétrique. Un dispositif unique en Europe accessible à tous les acteurs publics et privés, français et internationaux, dans le développement de leurs innovations destinées à préserver l'environnement.

© BRGM

On dénombre en France au moins 9 000 sites pollués. Il s'agit souvent de sites industriels qui ont subi différents types de pollution, notamment aux hydrocarbures, solvants chlorés ou métaux lourds. Ces pollutions sont souvent complexes à traiter. Pour comprendre et répondre à cette problématique, le BRGM a mis en place la plateforme PRIME, pour Plateforme pour la Remédiation et l'Innovation au service de la Métrologie Environnementale. Le but est d'offrir des solutions de dépollution pour ces sites afin d'y permettre de nouveaux usages et une utilisation sans risque de l'eau souterraine. 

PRIME est une plateforme de recherche sur la dépollution des sols du BRGM qui a été lancée au travers du programme Pivots, financé par la région Centre-Val de Loire et l'Europe via le FEDER. Les 3 objectifs sont de quantifier et identifier les polluants dans l'environnement, savoir lesquels, comment ils vont se comporter, se transférer. Le 2e objectif est de prédire l'évolution de ces polluants dans notre environnement à court et moyen terme. Le 3e objectif est d'offrir des solutions, des outils, des méthodes pour dépolluer ces sites. 

PRIME, c'est une équipe pluridisciplinaire de chercheurs, ingénieurs et techniciens mettant en œuvre des installations expérimentales complémentaires qui couvrent tout le spectre de la recherche dans ce domaine. 

Sur PRIME, on travaille à plusieurs échelles qui vont du centimétrique, des petites colonnes, au métrique jusqu'au pilote plurimétrique. L'intérêt va être de tester à petite échelle des variations de paramètres environnementaux pour les fixer et ensuite, passer à un saut d'échelle et voir l'impact du changement d'échelle sur le procédé, avec l'objectif d'aller jusque sur l'échelle du site. Tous ces outils, on les a voulus adaptables à différents projets, différents sites, différents contaminants. Ils doivent permettre de développer plusieurs méthodes de remédiation, de dépollution des sols ou des eaux souterraines. 

L'outil à grande échelle dont disposent les chercheurs est le pilote plurimétrique, une cuve expérimentale unique en France à grandes dimensions. Elle permet de simuler un sol pollué en conditions contrôlées. On y introduit un sol pollué ou un matériau modèle, tel que du sable, et on y simule l'écoulement d'une nappe d'eau. 

L'objectif est d'introduire des capteurs et de suivre le comportement de ce polluant dans ce pilote et, ensuite, développer des techniques de dépollution pour éliminer ces polluants. Les techniques de dépollution mises en place peuvent être chimiques. Elles peuvent être biologiques, et c'est tout l'intérêt des pilotes qu'il y a derrière moi, qui vont utiliser des bactéries ou des champignons pour dépolluer les sols des contaminants organiques. 

Les 1ers résultats concrets en termes de dépollution sont attendus d'ici quelques mois. Les équipements de PRIME sont aussi mobilisables pour des projets externes. L'objectif est aussi de créer un jumeau numérique, une modélisation numérique des pilotes qui offrira aux chercheurs la possibilité de simuler des sites pollués en faisant varier les paramètres. 

 

Un dispositif unique en Europe pour des études à différentes échelles 

PRIME permet de réaliser des expériences à différentes échelles : 

  • À petites échelles (quelques kg ou cm3 de terre, sédiments ou liquides). Chaque paramètre (température, concentration en polluant…) peut y être contrôlé et son rôle précis ainsi identifié. 
  • À grande échelle (plusieurs tonnes ou dizaines de m3). Cela permet d’avoir des conditions plus réalistes et proches de celles rencontrées sur le terrain. 

Le pilote d’essai plurimétrique de PRIME est une vaste installation simulant un sol naturel et une nappe phréatique pour étudier le transport des polluants et leur évolution physico-chimique et microbiologique. Conçu de manière très modulable et doté de capteurs nombreux, le pilote plurimétrique doit permettre à tout type d’utilisateur (établissements de recherche ou entreprises privées) de réaliser des expérimentations dans des conditions très proches de l’in-situ mais bien mieux contrôlées. 

Ce pilote est une cuve expérimentale de grande taille (10,40 m de long, 3,6 m de large et 4 m de haut). D’un volume utile de 120 m3 environ, il permet notamment d’analyser à grande échelle et en trois dimensions les processus réactionnels présents dans les zones non-saturées ou saturées en eau. Les parois de la cuve sont équipées de trous d’accès qui offrent la possibilité d’installer des capteurs ou plus largement d’avoir accès à différentes profondeurs à l’intérieur de la cuve le long du pilote.

Les colonnes métriques simulent, à une échelle intermédiaire, l’environnement pollué, de la surface du sol jusqu’à la nappe souterraine. Dans le pilote LABBIO, il est possible d’étudier la migration des polluants entre ces différents étages, mais également de développer des techniques de dépollution ou de stabilisation des polluants. 

Le pilote métrique TRINAPPE permet quant à lui d’étudier les interactions entre différents niveaux de la nappe souterraine. Dans ce pilote, la circulation de l’eau est entièrement contrôlée, elle peut ainsi s’écouler de la surface vers le fond, mais également simuler une remontée de nappe. 

Cette plateforme représente un dispositif innovant exceptionnel pour mieux comprendre les phénomènes prenant place entre les différents compartiments ou environnements du sol et sous-sol. 

Les expériences menées à l’échelle centimétrique sont réalisées dans des colonnes ou des bacs. Elles permettent de mesurer précisément un phénomène donné, comme la dégradation de polluants par des micro-organismes et les processus d’absorption. Les pilotes submétriques permettent d’isoler des mécanismes de transport dans le sol et ses sous-composantes, ce qui est plus difficile à des échelles plus grandes. 

Les rayons d’action d’un pompage de polluants peuvent être étudiés dans les bacs et suivi par imagerie et méthodes géophysiques. Ces essais peuvent être réalisés dans différentes conditions de température ou encore avec l’ajout de composés chimiques (tensioactifs, mousses, …) pour optimiser la récupération de polluants.

PRIME, plateforme pour la recherche et l’innovation en métrologie environnementale - Pilote plurimétrique

PRIME, plateforme pour la recherche et l’innovation en métrologie environnementale. Pilote plurimétrique.

© BRGM - Hélène Fournié

Domaines d’application

Métrologie environnementale

  •  Simulation de circulation d’eau souterraine pour tester des capteurs et échantillonneurs passifs.

Migration et devenir de contaminants dans les sols, roches et eaux souterraines

  • Gestion et optimisation des déblais d’excavation des travaux du Grand Paris Express ;
  • Compréhension des mécanismes qui contrôlent la distribution des contaminants métalliques entre les eaux et les sédiments fluviatiles lors de leur remise en suspension ;
  • Etude du comportement des résidus de traitement des déchets (mâchefers) et des scories métallurgiques ;
  • Etude du transfert de contaminants organiques (pesticides, composés pharmaceutiques, produits de soins corporels, produits de dégradation, métabolites…) dans l’environnement.

 Outils et procédés physico-chimiques ou biologiques de remédiation

  • Sélection de couvert végétal pour restaurer les friches industrielles ;
  • Mise au point de dispositifs de traitement passif des eaux de mines ;
  • Développement d’un bioprocédé de dégradation des pesticides basé sur la mise en œuvre de communautés microbiennes actives ;
  • Utilisation de mousses pour le traitement de nappes phréatiques polluées par des composés chlorés lourds.

Des moyens mobilisables pour différents types de projets 

Le BRGM met à disposition les compétences et les savoir-faire d’une équipe de techniciens, ingénieurs, chercheurs et chargés d’affaires pour répondre à vos attentes depuis la recherche fondamentale jusqu’à la validation de produits ou de services (TRL 1 à 9). 

Tous les moyens de PRIME sont mobilisables dans le cadre de : 

  • Projets de recherche collaboratifs (conception, réalisation, valorisation) sur financements régionaux, nationaux ou européens 
  • Prestations de service à différents niveaux de la chaîne de valeurs 
  • Possibilités de développement, test, ou validation de méthodes et équipements 
  • Formation/démonstration 
  • Réacteurs de taille centimétrique à décimétrique de type « batch » (récipients fermés) ;
  • Colonnes à cuves décimétriques à métriques (hauteur 0,2 à 5 m, diamètre intérieur 0,05 à 1 m) ;
  • Pilote pluri-métrique modulaire de 150 m3 (longueur 11 m, section 4 x 4 m), unique en France ;
  • Espace d’assemblage de pilote sur-mesure, selon les besoins expérimentaux ;
  • Equipements de suivi de mesures physiques, chimiques, microbiologiques, et de prélèvements (eaux, gaz, solides) adaptés à toutes les échelles spatio-temporelles étudiées ;
  • Environnement de laboratoire pour les analyses chimiques (organiques et inorganiques), isotopiques et minéralogiques.
  • BDD Thermoddem (thermodynamique / cinétique des processus naturels et du transport réactif des polluants).
  • Une équipe pluridisciplinaire d’une trentaine d’ingénieurs, chercheurs et techniciens (concepteurs d’expérimentations, hydrogéologues, hydro-géo-chimistes, microbiologistes, ingénieurs procédés, monitoring de terrain…).