De : Services publics et Approvisionnement Canada
L'électrocinétique est une technologie qui permet d’extraire ou d’immobiliser les contaminants organiques et inorganiques contenus dans les sols, les sédiments, les boues ou l’eau souterraine. L'électrocinétique nécessite l'application d'un courant électrique continu de faible intensité entre des paires d'électrodes (anodes et cathodes) situées au cœur et au pourtour d'une zone contaminée ou installées perpendiculairement au sens d’écoulement des eaux souterraines pour créer une barrière. La différence de potentiel entre les électrodes entraîne des changements physicochimiques dans les sols ou les sédiments et permet la migration des ions et de l’eau vers les électrodes. Les ions métalliques, l’ammonium et les composés organiques de charges positives se déplacent vers la cathode, tandis que les anions tels que les chlorures, les fluorures, les nitrates et les composés organiques de charges négatives se dirigent vers l’anode. Les mécanismes d’application de l’électrocinétique comprennent la dissolution, la précipitation, la volatilisation, la sorption et trois mécanismes de transport principaux, soit l’électro-osmose, l'électromigration et l'électrophorèse.
En présence de contaminants organiques ayant une faible polarité, la séparation réalisée uniquement par électrocinétique n'est pas très efficace. Dans ce cas, la chimioélectrocinétique (l'utilisation d'un composé chimique polaire comme le carboxymethyl – ß – cyclodextrin) permet la solubilisation du composé hydrophobe, puis sa migration selon une différence de potentiel électrique peut améliorer l’application de cette technologie, surtout dans un sol à texture fine (argile et silt argileux).
La technologie d’électrocinétique peut être combinée à l'extraction des contaminants. Les processus d'extraction de contaminants peuvent consister en : l’électrodéposition (formation d'un dépôt à la surface d'un objet conducteur), la précipitation à proximité des électrodes, le pompage de l'eau à proximité des électrodes, la volatilisation des contaminants combinée à l’extraction de vapeur ou la formation d'un complexe avec des résines échangeuses d'ions. Lorsqu'il n'y a pas d'extraction de contaminants, l'électrocinétique est utilisée pour faire migrer les contaminants vers une zone de traitement in situ située entre les paires d'électrodes où une autre technologie de réhabilitation est appliquée.
L’électrocinétique provoque de nombreuses réactions d'oxydoréduction qui peuvent conduire à la formation de certains produits secondaires indésirables comme la formation de chlore sous forme gazeuse, d’acide ou de bases fortes en périphérie des électrodes. L’installation d’un système de récupération et de traitement des effluents gazeux peut être nécessaire.
La mise en œuvre de cette technologie in situ peut inclure :
D’autres aménagements ou systèmes de traitement peuvent être requis en fonction de la technologie complémentaire qui sera mise en place pour la récupération ou le traitement in situ des sols ou de l’eau souterraine. Ces aménagements sont précisés dans les fiches associées à chaque technologie.
D’autres matériaux ou entreposage peuvent être nécessaires au site en fonction des technologies complémentaires qui seront mises en place pour le traitement des sols et de l’eau souterraine.
L’électrocinétique ne permet pas la destruction des contaminants; elle est utilisée pour faire migrer les contaminants vers une aire de traitement in situ où une autre technologie de réhabilitation pourra être utilisée. Cette technologie peut produire des résidus solides (précipitation) et gazeux qui se doivent d’être traités ou disposés adéquatement.
Remarque : Des essais sur le terrain pour mesurer la conductivité hydraulique au niveau de la barrière gelée ainsi que le rayon d'influence des tubes frigorifiques sont nécessaires avant de procéder à l'installation d'une barrière gelée.
Remarques :
Comme cette technique de réhabilitation nécessite une consommation élevée en énergie, elle n'est pas bien adaptée aux milieux nordiques et éloignés. De plus, elle nécessite aussi la mise en place d’une technologie complémentaire, ce qui pourrait s’avérer très coûteux à mettre en place.
Pour le traitement de l’eau souterraine, lorsqu’un système est mis hors service, il est souvent possible d’observer une augmentation des concentrations de contaminants dans l’eau souterraine après l’interruption du système. Les concentrations à la suite de l’arrêt du système doivent être surveillées afin de s'assurer qu’elles demeurent inférieures aux critères applicables.
Cette technologie induit des changements géochimiques importants dans l’aquifère (acidification et basification près des électrodes). Le retour aux conditions ambiantes doit être suivi.
Certains produits secondaires indésirables peuvent être formés au cours des nombreuses réactions d'oxydoréduction générées par l’électrocinétique. La formation de chlore est possible sous forme gazeuse. Elle doit être traitée. Il est aussi possible qu’il y ait des dépôts solides qui se forment (précipités) et qui doivent être enlevés et disposés. Les sols près des électrodes doivent également être enlevés et disposés puisque leur chimie est altérée par le processus de précipitation (changement de pH, par exemple). Les changements significatifs de pH en périphérie des électrodes peuvent induire la mobilisation ou la formation de produits secondaires comme la mobilisation de métaux lourds.
L’électrocinétique est souvent combinée à d’autres technologies afin d’optimiser la réhabilitation. Par exemple :
Un système de récupération et de traitement des contaminants pouvant s’accumuler au pourtour des électrodes peut s’avérer nécessaire de même qu’un système de récupération et de traitement des effluents gazeux, si requis.
Les sites suivants fournissent des exemples d’application :
Cette technique, bien que coûteuse, peut être utile pour les sols fins (argile, silt argileux) où peu de technologies de restauration sont efficaces. Il y a eu peu d'applications commerciales à la technologie d'électrocinétique en Amérique du Nord. Cependant, cette technologie in situ a démontré son efficacité dans plusieurs cas de décontamination situés en Europe.
Dans l’état du Wisconsin aux États-Unis, un site contenait des niveaux très élevés de trichloréthylène et de liquide dense en phase non aqueuse; certaines zones avaient des concentrations supérieures à 1?000 mg/kg. Le sol était constitué d'argile et de silt saturés. L'assainissement a été réalisé avec deux anodes et une cathode et la surveillance de ce site a été effectuée à distance, ce qui a permis d’économiser certains coûts opérationnels. L'ensemble du projet a duré plus de deux ans, soit jusqu'en 2008. L’échantillonnage post-traitement a montré que plus des deux tiers du trichloréthylène total ont été retirés et les zones présentant du liquide dense en phase non aqueuse ont diminué.
Poussière
Ne s’applique pas
S. O.
Émissions atmosphériques/ de vapeurs – source ponctuelle ou cheminée
S’applique
Surveillance des émissions (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales])
Émissions atmosphériques/ de vapeurs – non ponctuelles
Surveillance de la migration des vapeurs du sol (choix des paramètres, des types d’échantillons et du type d’intervention [fonction de la source, du risque ou des exigences locales]), validation de la présence de chemins préférentiels potentiels
Air/Vapeur – sous-produits
Ruissellement
Eau souterraine – Déplacement
Eau souterraine – mobilisation chimique/géochimique
Eau souterraine – sous-produits
Accident/défaillance – dommages aux services publics
Examen des dossiers existants et obtention de permis préalables à l'exécution des travaux de forage, établissement de procédures spéciales d'excavation, préparation/répétition des interventions d'urgence
Accident/Défaillance – fuite ou déversement
Accident/défaillance – Incendie/explosion (vapeurs inflammables)
Autre – manipulation des sols contaminés ou autres solides
Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses
Fiche rédigée par : Mahaut Ricciardi-Rigault, M.Sc., MCEBR
Mise à jour par : Jennifer Holdner, M.Sc., Travaux publics et Services gouvernementaux Canada
Date de mise à jour : 23 avril 2014
Dernière mise à jour par : Nathalie Arel, P.Eng., M.Sc., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng. and Sylvain Hains, P.Eng., M.Sc., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
