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Traitement de matériaux contaminés : Développement de traitements sur site par des méthodes physico-chimiques et de réactions d’oxydation chimique.

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Taillard, Vincent (2021). Traitement de matériaux contaminés : Développement de traitements sur site par des méthodes physico-chimiques et de réactions d’oxydation chimique. Thèse. Québec, Doctorat en sciences de la terre, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 233 p.

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Résumé

Le modèle économique des sociétés modernes a longtemps privilégié la croissance à tout prix et au détriment du respect de la qualité de l’environnement. Dans les années 80, le concept de développement durable a conduit à l’émergence de nombreuses technologies environnementales permettant le tri et le recyclage des matières résiduelles ou encore le traitement des sols contaminés. Dans certains contextes particuliers, il n’existe encore aucune technologie adaptée disponible et la seule option envisageable est celle de l’enfouissement, solution temporaire consistant à déplacer la problématique dans l’espace et le temps. C’est le cas notamment des fines particules produites par les centres de tri de déchets de Construction, Rénovation et Démolition (CRD). Une grande hétérogénéité et des concentrations élevées en gypse et en matière organique ne permettent pas aux technologies actuelles d’en séparer efficacement les différents matériaux valorisables. Par conséquent, des centaines de milliers de tonnes sont enfouies annuellement entrainant la genèse de gaz toxiques. Dans les régions froides éloignées de l’Arctique Canadien, l’augmentation démographique et le manque de ressource entrainent de nombreux déversements de diesel, principale source énergétique locale. Les contraintes logistiques et les limitations climatiques rendent les technologies disponibles inefficaces. Les sols sont donc excavés puis transportés par bateau sur des milliers de kms pour être enfouis dans des régions tempérées. Ceci au détriment de l’impact sur le pergélisol, et moyennant la production de volumes importants de gaz à effet de serre. L’objectif général de ce projet de thèse consiste à mettre au point deux modèles de traitement adaptés aux problématiques mentionnées dans le but de proposer des alternatives compétitives et écoresponsables au mode de gestion par enfouissement. Le développement d’un procédé basé sur l’utilisation de techniques de séparation physiques, sous forme de train technologique et utilisant de l’eau de procédé, a permis de séparer efficacement les matériaux présents dans les fines de CRD en vue de leur valorisation dans des filières existantes. En parallèle, la mise au point d’une technologie d’oxydation in situ (ISCO) utilisant une solution de persulfate de sodium activé au peroxyde de calcium et distribuée par percolation de surface, a permis de dégrader efficacement le diesel, tout en limitant l’élévation de température, dans le sol de radier situé sous les unités d’habitation surélevées des Villages Nordiques du Nunavik.

Abstract

The economic model of modern societies has long only favored growth without considering the respect of the environment. Since the 1980s, the concept of sustainable development has led to the emergence of numerous environmental technologies that allow the sorting and recycling of residual materials and the treatment of contaminated soils. In some specific contexts, there is still no adapted technology available and the only available option is landfill, a temporary solution that consists of moving the problem in space and time. Such is the case for fine particles generated by the sorting facilities which manage Construction and Demolition (C&D) wastes. The significant heterogeneity and the high concentrations of gypsum and organic matter in these wastes do not allow current technologies to separate the different recyclable materials. As a result, hundreds of thousands of tons are landfilled annually, leading to the production of toxic gases. In the remote and cold regions of the Canadian Arctic, population growth and the lack of resources result in numerous spills of diesel fuel, the main local energy source. Logistical constraints and climatic limitations make available technologies ineffective. Soils are therefore excavated and transported by boat over thousands of kilometers to be landfilled in temperate regions. This is achieved without considering the impact on the residual permafrost, and produces large volumes of greenhouse gases. The general objective of this thesis project is to develop treatment models adapted to each of the above-mentioned problems, in order to propose competitive and environmentally responsible alternatives to the landfill management option. In the context of C&D wastes, the development of a process train based on the use of physical separation techniques, and using process water, effectively separated the different materials found in the C&D fines in order to reuse them in existing recovery channels. In parallel, the development of an in situ Chemical Oxidation technology (ISCO) using a solution of sodium persulfate activated with calcium peroxide and distributed by surface percolation, led to the effective degradation of diesel, while limiting temperature increase, in the raft foundation soil located under the stilted housing units located in northern villages.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Mercier, Guy
Co-directeurs de mémoire/thèse: Blais, Jean-François; Martel, Richard; Pasquier, Louis-César
Mots-clés libres: construction, rénovation, démolition (CRD); résidus; procédés de tri; gypse; persulfate de sodium; oxydation; peroxyde de calcium; diesel; Arctique; construction and demolition (C&D); fines; sorting process; gypsum; sodium persulfate, oxidation, calcium peroxide; diesel; Arctic
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 20 mai 2022 18:23
Dernière modification: 20 mai 2022 18:23
URI: https://espace.inrs.ca/id/eprint/12551

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