Ballmilling PFAS

Golder annonce des résultats prometteurs en matière de destruction des PFAS dans le sol

Les spécialistes de Golder collaborent avec leurs pairs d’organisations publiques et privées pour trouver la bonne solution aux défis que posent les alkyles perfluorés et polyfluorés (PFAS). Depuis 2018, une équipe de l’Université Queen’s, à Kingston (Ontario), du Collège militaire royal du Canada, également à Kingston, de Golder et d’une société pétrolière et gazière mondiale collaborent à l’élaboration d’une approche novatrice de destruction des PFAS au moyen du broyage à boulets. Les PFAS ont été mis au point il y a plus de 50 ans et sont devenus populaires en raison de leur résistance à l’huile, à la chaleur et à l’eau. Malheureusement, on a fini par constater qu’ils pouvaient avoir des effets imprévus sur l’environnement et sur la santé humaine.

Le traitement des PFAS est difficile en raison principalement de la nature récalcitrante de bon nombre des composés de cette famille et de leurs précurseurs, ainsi que de la grande variabilité de leurs propriétés physiques et chimiques. Malgré les efforts importants qu’a déployés l’industrie environnementale au cours de la dernière décennie, il n’y a pas encore de solution de réhabilitation adéquate, durable et fiable pour l’élimination des PFAS dans l’environnement.

Les défis du traitement des PFAS

En particulier, l’absence de technologies de nettoyage éprouvées des PFAS dans le sol et les sédiments limite le traitement des sources. Il y a donc une migration continue des PFAS à partir des matières solides vers les eaux souterraines et de surface, qui sont des voies d’exposition particulièrement sensibles pour ces contaminants.

Des mesures de contrôle de l’exposition sont souvent mises en œuvre afin de limiter le risque pour les personnes et les récepteurs écologiques que posent les milieux contaminés par les PFAS. Celles-ci supposent habituellement la restriction de l’utilisation du site et la mise en place de procédures de santé et de sécurité (p. ex. l’utilisation d’équipement de protection individuel), mais ne contrôlent pas la lixiviation des PFAS du sol vers les eaux souterraines ou de surface.

L’approche d’ingénierie la plus souvent utilisée pour traiter les sources de PFAS consiste en l’excavation et l’élimination dans un site d’enfouissement ou le stockage dans des cellules aménagées sur le site. À bien des endroits, l’élimination de sols contaminés aux PFAS dans les sites d’enfouissement n’est pas encore réglementée, mais elle comporte des risques inhérents, puisque de nombreuses installations autorisées à accepter les déchets solides ne sont pas équipées pour la gestion et le traitement adéquats des PFAS dans le lixiviat, les gaz d’enfouissement et les condensats de gaz des sites d’enfouissement.

D’autres technologies, comme le traitement thermique à haute température, sont souvent inabordables. Il se peut que les solutions de solidification et de stabilisation ne règlent pas bien le problème de la lixiviation et qu’elles exigent un entretien ou une surveillance à long terme. Dans certains cas, le potentiel de réaménagement du site s’en trouve limité. Des solutions comme le lavage du sol et la désorption thermique reposent sur le transfert des PFAS du sol vers un autre milieu qui devra être traité.

Une nouvelle approche

Les résultats récents des essais en laboratoire montrent que le broyage à boulets peut être une technologie efficace de destruction des PFAS dans les sols contaminés, et surtout, qu’elle supprime beaucoup des limites des approches actuelles de réhabilitation. Les essais de broyage à boulets sur des sols de sable et d’argile contaminés à la mousse à formation de pellicule aqueuse que nous avons réalisés dans une zone d’entraînement à la lutte contre les incendies ont démontré la viabilité de l’approche. Le fluorure est récupéré à l’aide d’une électrode sélective, ce qui prouve qu’il y a défluoration. De plus grandes quantités de fluorure sont récupérées lorsque de l’hydroxyde de potassium (KOH) est ajouté comme réactif de co-broyage.

Ces études ont également montré que le co-broyage avec du KOH améliore la cinétique de destruction. À titre d’exemple, alors que le broyage sans KOH exige environ une heure pour atteindre un taux de destruction de 94 %, ce taux est atteint dans les 15 premières minutes de l’essai grâce au co-broyage avec du KOH.

L’Université Queen’s et le Collège militaire royal du Canada ont déposé une demande de brevet pour l’utilisation du broyage à boulets aux fins de réhabilitation des sols contaminés aux PFAS, et Golder a accès à la technologie sans payer de redevances. L’équipe travaille maintenant à l’optimisation, à l’expansion et à une future mise en œuvre sur le terrain. Les travaux s’inscrivent dans le cadre d’une subvention de recherche-développement collaborative du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

VOIR LE FONCTIONNEMENT

Membres du projet de recherche-développement sur le broyage à boulets

Golder

P. Stephen (Steve) Finn, associé principal au bureau de Mt. Laurel (New Jersey) de Golder, possédant plus de 25 ans d’expérience en réhabilitation.

Dr. Andrew Madison, associé et géochimiste sénior au bureau de Mt. Laurel (New Jersey) de Golder, possédant plus de 12 ans d’expérience en recherche appliquée et en consultation dans le domaine de la réhabilitation environnementale.

Stefano Marconetto, associé et leader mondial de la pratique des PFAS au bureau d’Ottawa (Ontario) de Golder, possédant 10 ans d’expérience dans la caractérisation et la réhabilitation de sites contaminés aux PFAS et 15 ans d’expérience globale des sites contaminés.

UNIVERSITÉ QUEEN’S

Dr. Bernie Kueper, professeur à l’Université Queen’s à Kingston (Ontario). Le programme de recherche de M. Kueper est axé sur le comportement et la réhabilitation des PFAS, ainsi que sur l’évaluation des liquides non aqueux et la réhabilitation du sous-sol.

Lauren Turner, étudiante au doctorat au département de génie civil de l’Université Queen’s à Kingston (Ontario). Les recherches de Lauren portent sur la réhabilitation des milieux solides contaminés aux PFAS.

COLLÈGE MILITAIRE ROYAL DU CANADA

Dr. Kela Weber, professeur et directeur du groupe des sciences de l’environnement au Collège militaire royal du Canada. Son groupe de recherche se penche sur une vaste gamme de technologies environnementales et de problèmes liés à l’environnement, l’accent étant mis sur les sites contaminés, les contaminants émergents et les sites éloignés.

Nick Battye, géoscientifique professionnel du groupe des sciences de l’environnement à Kingston (Ontario), possédant plus de 10 ans d’expérience dans la recherche sur les PFAS et les évaluations environnementales de sites dans les bases militaires.

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