Progrès réalisés dans la recherche d’une solution pour les nouveaux contaminants et le lixiviat des sites d’enfouissement

Carlo Zaffaroni

Project Director

Ryan Schipper

Ingénieur de niveau senior

La recherche est en cours pour trouver une solution à un problème causé par la croissance de la population mondiale : l’accroissement des matières résiduelles. Et il s’agit non seulement de leur volume, mais aussi du fait qu’il peut s’y trouver de plus en plus de matériaux contenant des contaminants nouvellement préoccupants.

Les constituants de ces matières se retrouvent souvent dans le lixiviat des sites d’enfouissement, qui doit être traité avant d’être rejeté dans l’environnement. Les propriétaires et les exploitants de sites d’enfouissement doivent relever le défi de trouver une méthode rentable et fiable pour gérer le lixiviat contaminé.

Le problème s’accentue à mesure que les chercheurs découvrent les effets potentiellement nocifs de certains constituants du lixiviat, dont certains proviennent de nouvelles sources, et d’autres, de produits utilisés depuis des décennies. Les alkyles perfluorés et polyfluorés, mieux connus sous l’acronyme anglais « PFAS », sont un exemple de constituants présents dans de nombreux lixiviats et qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine. Les PFAS sont couramment utilisés dans une gamme de produits allant des vêtements imper-respirants aux poêles antiadhésives. Lorsque ces produits sont jetés, une partie des PFAS qu’ils contiennent peut se retrouver dans le lixiviat du site d’enfouissement. Autres sources de PFAS possibles : les biosolides provenant des usines de traitement des eaux usées, les matières résiduelles industrielles et les sols contaminés qui peuvent être éliminés dans les sites d’enfouissement.

Les PFAS posent des problèmes pour les systèmes de traitement biologique habituellement utilisés pour traiter le lixiviat (dans les installations du site d’enfouissement ou à l’usine de traitement des eaux usées vers laquelle il est directement rejeté) car, souvent, ces systèmes ne permettent pas d’éliminer certains constituants, dont les PFAS. De plus, le traitement du lixiviat contenant des PFAS dans une usine de traitement des eaux usées centralisée peut produire des boues dans lesquelles les PFAS sont concentrés et qui sont éliminées par épandage ou dans un autre site d’enfouissement, ce qui propage la contamination. D’autres procédés de traitement fréquemment utilisés pour l’eau potable et les eaux souterraines (comme le charbon activé granulaire et les milieux d’échange d’ions) ne conviennent souvent pas aux matrices de lixiviat complexes.

Compte tenu des limites du traitement biologique et dans les milieux d’échange d’ions, certains sites d’enfouissement envisagent d’autres méthodes de traitement, comme l’osmose inverse et l’évaporation, ainsi que d’autres technologies en développement, comme l’électrofloculation et l’électrooxydation. Des technologies élaborées pour d’autres applications, comme l’extraction par polymères macroporeux, sont également mises à l’essai pour l’élimination des PFAS. Vu la variabilité des lixiviats et des contraintes liées aux sites, le processus de traitement privilégié peut être différent d’un site à l’autre et peut nécessiter des essais de traitabilité sur le site avant l’application à grande échelle.

L’électrofloculation et l’électrooxydation pourraient être prometteuses pour l’élimination d’une grande partie des PFAS lorsque les concentrations de ces composés sont passablement élevées. Ces technologies ne permettent pas toujours de ramener les concentrations à des niveaux suffisamment bas, et il peut être nécessaire de procéder à un polissage supplémentaire. Étant donné que l’électrofloculation et l’électrooxydation sont prometteuses du point de vue de leur simplicité de fonctionnement et de l’utilisation d’additifs chimiques qu’elles permettent d’éviter, on continue d’étudier ces technologies afin de trouver des moyens de peaufiner le processus dans le but de ramener les concentrations de PFAS à des niveaux plus bas.

Lorsqu’on procède à l’évaporation, le lixiviat est chauffé, de sorte que l’eau se transforme en vapeur et que les constituants du lixiviat forment une boue concentrée. Certains sites d’enfouissement utilisent le méthane produit par la décomposition de matières résiduelles pour alimenter l’évaporateur, mais l’évaporation comporte ses propres problèmes. L’un de ceux-ci est que des constituants comme les PFAS peuvent s’échapper dans l’atmosphère avec la vapeur d’eau. Un autre est que cette utilisation des gaz d’enfouissement exclut de les utiliser pour la production d’électricité, qui est une source de revenus pour certains sites.

Par conséquent, l’une des technologies de traitement du lixiviat les plus prometteuses est l’osmose inverse. Il s’agit d’utiliser une pompe et de créer des pressions élevées pour pousser le lixiviat contre une série de membranes semi-perméables. Les grosses molécules et particules sont retenues par la membrane, tandis que les molécules d’eau, plus petites, la traversent. De nos jours, l’osmose inverse est utilisée pour l’eau potable, la réutilisation des eaux usées et certaines applications industrielles, ainsi que pour le traitement des lixiviats de sites d’enfouissement.

L’un des principaux avantages de l’osmose inverse, c’est qu’elle permet de traiter une vaste gamme de contaminants, y compris les PFAS, et qu’elle permettra probablement de traiter les contaminants qui pourraient devenir préoccupants à l’avenir.

Dans bien des cas, l’osmose inverse produit des effluents suffisamment purs pour être déversés directement dans les cours d’eau ou utilisés comme dépoussiérants sur le site. Le lixiviat concentré par le processus d’osmose inverse, correspondant généralement à 10 à 20 % du volume initial, peut être recirculé ou utilisé pour optimiser le compactage des matières résiduelles dans le site d’enfouissement lorsque la réglementation le permet. La recirculation permet de conserver les PFAS sur le site d’enfouissement et réduit la propagation de la contamination dans l’environnement, mais elle risque par contre de produire des lixiviats plus puissants.

Une gestion supplémentaire de la saumure concentrée est nécessaire lorsque la recirculation du lixiviat n’est pas permise ou qu’il y a des préoccupations concernant le cycle de concentration des contaminants. Les mesures de gestion à prendre pourraient être l’évaporation, la destruction thermique et/ou la solidification/stabilisation en vue du retour dans le site d’enfouissement.

La technologie des remblais de pâte, utilisée depuis longtemps pour gérer les matières résiduelles des mines, pourrait être intégrée aux processus de solidification/stabilisation pour la gestion de la saumure ou des résidus. Golder met actuellement à l’essai des mélanges de lixiviat concentré et de cendre de charbon afin de produire une masse physique inerte appelée « pâte », qui durcit et emprisonne les constituants nocifs pour longtemps.

De nombreux facteurs, dont la durabilité, les contraintes propres au site, les coûts d’immobilisations et d’exploitation et la compréhension des derniers progrès, sont essentiels à l’élaboration des meilleures solutions globales. Le traitement du lixiviat pour les contaminants nouvellement préoccupants comme les PFAS peut constituer un défi de taille, mais que les nouveaux développements et les nouvelles applications technologiques aident à surmonter.

Carlo Zaffaroni

Project Director

Ryan Schipper

Ingénieur de niveau senior

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