Nathalie Cottin soutiendra sa thèse le 16 septembre 2009 à 10h au Bourget du Lac.

 

Son travail de thèse étant confidentiel, la soutenance ne sera pas publique.

le titre est : « Traitement par biofiltres d’organochlores et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques : application aux eaux de nappes et de ruissellements « 

 

RESUME

Les polluants organiques sont émis dans tous les compartiments de l’environnement, contaminant les eaux, l’air et les sols, qui peuvent à leur tour transmettre cette pollution aux populations, avec un risque pour la santé humaine. Des technologies de décontamination des eaux ont été développées afin de répondre aux exigences réglementaires. A ce titre, les procédés biologiques sont une alternative intéressante aux traitements physico-chimiques classiques, onéreux et gourmands en énergie. La biofiltation, reposant sur le principe de concentrer les polluants sur un support afin qu’ils puissent être utilisés comme source de carbone et d’énergie par les micro-organismes peut alors être considérée comme un procédé particulièrement intéressant. C’est dans ce contexte, que les performances de traitement d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et d’organochlorés aromatiques d’eau contaminée ont été étudiées à l’échelle du laboratoire par biofiltration sur support naturel (tourbe, compost, pouzzolane ou matière organique issue de marais artificiels), en lien avec des pilotes installés sur un site industriel. L’influence de la bioaugmentation et la présence de végétaux ont également été étudiées, de même que la toxicité des effluents pour un rejet en milieu naturel. Des bilans de masse ont pu être réalisés, permettant d’évaluer le devenir des polluants au sein de ces systèmes avec la connaissance de l’adsorption, de la volatilisation, du transport par lessivage ou de la dégradation.
Ainsi, le traitement d’HAP d’eau de chaussées par biofiltration sur support de compost ou de matière organique est possible avec des efficacités de 90-95%. Cependant, au regard de la faible biodégradation mesurée et de leur forte adsorption sur le média filtrant, se pose alors le problème du devenir des supports après saturation. L’apport de souches sélectionnées pourrait alors être une possibilité pour répondre à cette problématique.
Le traitement d’organochlorés aromatiques d’eau de nappes contaminée a montré une efficacité de traitement comprise entre 86 et 98% sur support de tourbe ou de pouzzolane, avec une efficacité accrue par l’apport d’une matière organique riche en biomasse ou d’une solution de micro-organismes enrichis provenant de sols contaminés. La dégradation est importante : seuls 5 à 12% des polluants restent adsorbés sur le support de tourbe, tandis que 5 à 10% sont transportés par lessivage par biofiltration sur support de pouzzolane. Les caractéristiques des supports (carbone organique, porosité, masse volumique) ainsi que les paramètres hydrauliques (temps de passage, charge hydraulique) sont toutefois des facteurs importants pouvant influer sur les efficacités de traitement. L’activité du biofilm mesurée au sein des biofiltres se répartit selon un gradient avec la profondeur, avec une forte activité en surface des biofiltres de tourbe, tandis qu’elle est plus importante en profondeur pour ceux constitués de pouzzolane. De plus, l’ajout de matière organique au support pouzzolane augmente de façon significative l’activité biologique. Les effluents présentent une toxicité résiduelle pouvant être importante, non corrélée à la toxicité de l’eau contaminée alimentant les biofiltres et pouvant alors être le fait de la présence de métabolites. Par ailleurs, la forte toxicité des supports de biofiltration peut expliquer l’inhibition de la croissance observée sur les végétaux.
Ce travail dresse un premier bilan du comportement global des polluants au sein de ces systèmes de biofiltration sur supports naturels. Plusieurs éléments d’optimisation ont été proposés afin de mieux comprendre le procédé  dans son intégralité pour son utilisation in situ.

Mots clés :biorémédiation, biodégradation, marais artificiels, chlorobenzènes, HAP, activité biologique