Application des tensioactifs biosourcés à la remédiation des sols pollués aux hydrocarbures

Bio-based surfactants application for remediation of soils polluted by hydrocarbons

• Auteur / Autrice : Benjamin Dussaussoy
• Direction : Edvina Lamy, Audrey Drelich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés : Transformations intégrées de la matière renouvelable (EA-4297)
• Date : Soutenance le 03/03/2021
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable / TIMR

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie physique et théorique

Réacteurs à lit fixe

Hydrodynamique

Écoulement en milieux poreux

Polluants

Sols -- Pollution par les hydrocarbures

Biorestauration in situ

Sols -- Décontamination

Surfactants biologiques

Surfactants

Mots clés libres

Tensioactifs biosourcés

Transport et rétention

Dépollution des sols

Ecoulement en milieu poreux

Polluants hydrophobes

Physico-chimie

Surface active agents

Biosurfactants

Soil remediation

In situ bioremediation

Flow in porous media

Hydrophobic pollutants

Hydrodynamics

Fixed bed reactors

Physico-chemistry

Oil pollution of soils

Hydrocarbons

Transport and retention

Résumé

La compréhension du transport et des interactions de tensioactifs biosourcés en milieu poreux présente un grand intérêt dans les applications environnementales, en particulier pour le contrôle du procédé de dépollution des sols par lavage. L’objectif de ces travaux de thèse est d’étudier le rôle de l’hétérogénéité physique et de l’hydrodynamique du milieu ainsi que de l’impact des propriétés des molécules tensioactives sur les mécanismes de transport et de rétention des tensioactifs dans les milieux poreux saturés en vue de leur dépollution. Une démarche de sélection progressive des produits a permis dans un premier temps une présélection des produits disponibles sur le marché (douze tensioactifs). Ceux-ci ont été analysés et caractérisés en laboratoire. Puis, des expériences de traçage et d’injection de solutions tensioactives ont été menées à l’échelle de colonnes de laboratoire dans deux milieux poreux aux propriétés distinctes et avec les trois tensioactifs ayant le meilleur potentiel pour l’application choisie. Ils ont été comparés au Triton X100, un tensioactif pétrosourcé, référence dans le domaine de la dépollution des sols.Afin de caractériser l’écoulement dans les milieux poreux, un soluté non-réactif a été utilisé comme traceur de l’eau. Des simulations numériques ont été réalisées en utilisant le code de calcul HYDRUS-1D afin de modéliser l’écoulement et d’estimer les paramètres de transport et de dépôt des tensioactifs. Ces résultats ont permis d’émettre des hypothèses sur les mécanismes d’interaction entre les tensioactifs, le polluant hydrophobe et le milieu poreux menant ainsi à une meilleure compréhension du procédé et à l’amélioration de son efficacité.

Understanding transport and interactions of bio-based surfactants in porous medium is a main issue in environmental applications, in particular for the control of the soil washing remediation process. The objective of this work is to study the role of the physical heterogeneity and hydrodynamics of the medium as well as the impact of the properties of surfactant molecules on the mechanisms of transport and retention of surfactants in a saturated porous media,A progressive product selection process has allowed a preselection of the products available on the market (twelve surfactants). These were analyzed and characterized in the laboratory. Then, tracer experiments and injection of surfactant solutions were carried out at laboratory column scale with two porous media with distinct properties and using the three surfactants having the best potential for the soil washing application. They were compared to Triton XIOO, a petroleum-based surfactant, a reference in soil remediation field.In order to characterize the flow in porous media, a non-reactive solute was used as a water tracer. Numerical simulations were performed using the HYDRUS-ID code to model the flow and estimate the transport and deposition parameters of surfactants. These results made it possible to put forward hypotheses on the mechanisms of interaction between the surfactants, the hydrophobic pollutant and the porous medium, thus they lead to a better understanding o the process and to the improvement of its efficiency.