De : Services publics et Approvisionnement Canada
Le chauffage par résistance électrique (CRE) in situ utilise des quantités relativement importantes d’énergie pour chauffer les sols afin de permettre la volatilisation des contaminants volatils du sol et la vaporisation des eaux souterraines et des liquides en phase non aqueuse. Le chauffage se fait par l’application d’une différence de tension à l’aide d’électrodes installées in situ. Les systèmes CRE utilisent un courant alternatif, typiquement à trois phases ou six phases. De l’eau est ajoutée près des électrodes au cours du traitement afin de prévenir l’assèchement et la perte de conductivité.
L’eau de surface vaporisée et les contaminants sont extraits par un système d’extraction des vapeurs du sol (EVS), un système d’extraction multiphase (EMP) ou un autre système de collecte. La technologie de chauffage par résistance électrique permet d’améliorer la volatilisation des composés organiques volatils et semi-volatils dans les sols ayant une faible perméabilité, comme l’argile et le roc. Dans le cas de l’argile, des températures suffisamment élevées peuvent dessécher et fissurer l’argile, augmentant ainsi la perméabilité du sol. De plus, le chauffage des sols favorise le déplacement des liquides en phase non aqueuse (LPNA) en diminuant la viscosité, la densité et l’adsorption sur les particules de sol. Dans certains cas, lors du chauffage, une hydrolyse ou une pyrolyse peut se produire. L’hydrolyse est une réaction avec l’eau à basse température (de 60 à 80 °C), qui forme des composés plus simples, tandis que la pyrolyse consiste en une décomposition à température élevée.
Globalement, dépendamment de la température du système, le chauffage par résistance électrique est efficace pour le traitement de certains pesticides et carburants.
4.10 Thermal Treatment—FRTR Remediation Technologies Screening Matrix and Reference Guide, Version 4.0
Les systèmes CRE peuvent inclure :
Les puits d’extraction (EMP ou EVS) contiennent une quantité importante d’eau. Le système de traitement en surface doit comprendre des unités pour la séparation air/liquide, de condensation de vapeur, de refroidissement de la vapeur, des condensats et des liquides, la séparation des phases liquides non aqueuses, le traitement de l’eau et le traitement des vapeurs. Les systèmes de traitement de l’eau peuvent être composés d’une unité de refroidissement et d’unités d’adsorption sur charbon. Les systèmes de traitement de la vapeur sont généralement composés d’unités de combustion (oxydation thermique, oxydation catalytique) ou d’unités de filtration/adsorption (charbon activé, biofiltration).
Les systèmes de traitement thermique ne sont pas nécessairement appropriés pour les sites éloignés qui n’ont pas un accès adéquat à une source d’électricité.
Le froid extrême augmente l’apport d’énergie et le coût requis pour chauffer le sol à la température de traitement. Cependant, comme les températures du sol sont relativement constantes au cours de l’année, le CRE peut toujours être appliqué efficacement dans les environnements nordiques, en particulier pour les sites où la contamination ciblée est située bien en dessous de la surface du sol.
Les systèmes nordiques nécessitent une conception adaptée au climat, tenant en compte du gel profond, du pergélisol, des changements saisonniers de la saturation et de la perméabilité de l’air, de l’approvisionnement en combustible ou des capacités d’absorption du sorbant. Même avec une alimentation électrique, le chauffage par résistance électrique peut être coûteux ou non réalisable en raison des exigences de puissance élevée, de la consommation électrique élevée et des longs temps de fonctionnement qui peuvent être requis en raison de la géologie difficile et de la perte de chaleur.
Remarques :
Le chauffage par résistance électrique est une technologie à court terme. Les temps de traitement sont généralement compris entre 6 et 18 mois.
Le chauffage des sols peut affecter les propriétés géotechniques des sols et des précautions doivent être prises lors du traitement des sols autour ou sous les bâtiments ou les infrastructures. Toutefois, il n’a pas été observé que le CRE affecte les propriétés géotechniques (USACE, 2014).
Le chauffage par résistance électrique peut être combiné avec des technologies biologiques in situ (biostimulation, bioaugmentation et bioventilation) lorsque la température d’opération est inférieure à 40 °C. Les températures élevées peuvent entraîner une augmentation du taux de biodégradation, et il existe des observations qui suggèrent que la recolonisation microbienne des aquifères se produit rapidement après le traitement thermique.
Le CRE est parfois combiné à l’injection de vapeur pour cibler les zones à haute perméabilité avec des débits d’eau élevés.
On peut trouver des exemples d’application aux liens suivants :
Lors d’une application du chauffage par résistance électrique dans un site contaminé aux PCB, la technique fut efficace pour éliminer 99,9 % de la contamination. Le FRTR (2002) estime qu’approximativement 18?200 tonnes métriques de sols contaminés peuvent être traitées en 9 mois.
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Fiche rédigée par : Mahaut Ricciardi-Rigault, M.Sc., MCEBR
Mise à jour par : Josée Thibodeau, M.Sc, Conseil national de recherches
Date de mise à jour : 1 mars 2008
Dernière mise à jour par : Marianne Brien, P.Eng., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 31 mars 2018
