Suivi des métaux et métalloïdes dans les effluents de centres de stockage de déchets : spéciation et devenir des composés de l'arsenic et de l'étain dans les lixiviats et les biogaz

par Pauline Pinel-Raffaitin

Thèse de doctorat en Matériaux et environnement

Sous la direction de Martine Potin-Gautier.

Soutenue en 2006

à Pau .

mots clés

• Déchets -- Élimination -- Installations
• Biogaz
• Produit de lixiviation

Résumé

Les centres de stockage de déchets (CSD) ménagers et assimilés constituent encore une filière de gestion très répandue. Ce sont de véritables " boîtes noires " dans lesquelles des phénomènes physiques, chimiques et biologiques interviennent simultanément. Deux effluents sont produits au cours de la dégradation des déchets : les lixiviats et les biogaz. Même si le contact entre les effluents et le système environnant est limité, leur suivi est nécessaire pour améliorer leur traitement et prévenir les risques sanitaires et environnementaux. Ce travail a eu pour objectif de mettre en place des méthodologies analytiques adaptées aux métaux et métalloïdes afin d'étudier leur devenir dans les effluents de CSD. L'étude approfondie de l'arsenic (As) et de l'étain (Sn) a été motivée par leur présence dans les déchets (verres, composants métalliques, plastiques), par leur existence sous forme de nombreuses espèces et par la toxicité avérée de certaines de leurs formes chimiques. L'optimisation des protocoles d'analyse de spéciation de As et Sn dans les deux matrices complexes a permis leur suivi au sein des CSD en intégrant les caractéristiques des sites et les données climatiques. La répartition des espèces a été examinée en tenant compte de leur occurrence initiale dans les déchets. Des processus de formation et de mobilisation ont été proposés pour expliquer leur présence dans les deux effluents : d'une part la mobilisation à partir des déchets (espèces inorganiques de As et Sn, espèces butylées et mono- et diméthylées de Sn) et d'autre part la méthylation et l'éthylation par vois biologique (espèces méthylées de As et espèces méthylées et éthylées de Sn, ioniques et gazeuses).

Titre traduit

Metal and metalloid monitoring in landfill effluents : speciation and fate of arsenic and tin species in leachates and biogases

Résumé

Landfilling is still nowadays the most used way of municipal solid waste (MSW) management with incineration. MSW landfills remain “black boxes” in which physical, chemical and biological phenomena interact simultaneously. Two effluents are produced during the waste degradation :leachates and biogases. Even if there are limited contact between effluents and the surrounding ecosystem, effluent monitoring is required to improve their treatments and to prevent sanitary and environmental risks. The aim of this work was to develop the methodologies to analyse metals and metalloids in order to assess their fate in landfill effluents. The focus on arsenic (As) and tin (Sn) was motivated by their presence in the municipal solid wastes (glasses, metals, plastics) and in the effluents, and by the difference of toxicity between their species. The development of speciation analysis protocols for As and Sn in the two complex matrices has aimed to their monitoring in the effluents by integrating landfill characteristics and climatic conditions. The occurrence of the species has been examined by taking into account their potential presence in the wastes. Formation and mobilisation processes were proposed to explain their occurrence in the two effluents : first, mobilisation from the waste (inorganic species of As and Sn, butylated and methylated Sn), then methylation abd ethylation reactions through biological pathway (methylated As and Sn, ethylated Sn, ionic and gaseous).