Le principe de la biofiltration : dégradation des polluants par les

BIOTAIR : évaluation de la biofiltration pour le traitement d'émissions atmosphériques routières
Dans le cadre de l'appel à projet CORTEA (COnnaissance, Réduction à la source et
Traitement des Émissions Atmosphériques) lancé par l'ADEME en 2011, le projet BIOTAIR
s'intéresse au traitement par la biofiltration des émissions atmosphériques issues du
trafic. Avec la participation de la ville de Thiais, le présent site a été sélectionné pour
installer trois pilotes de biofiltration.
Le principe de la biofiltration :
dégradation des polluants par les bactéries
Le traitement de l'air par biofiltration est effectué en trois temps :
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la filtration des polluants (effet barrière du biofiltre),
le transfert des polluants dans l'eau d'irrigation,
la dégradation des polluants par les microorganismes.
En effet, à faibles doses, les polluants constituent un apport nutritionnel
important pour les bactéries.
Le bon fonctionnement du système repose sur plusieurs paramètres :
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le réseau racinaire : la microbiologie du sol se développant autour
des racines, un réseau racinaire dense facilitera le développement des
bactéries;
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l'humidité : les bactéries puisent leurs ressources nutritives dans la
phase aqueuse du sol ;
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le pH : les microorganismes sont très sensibles aux variations de pH,
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le colmatage : l'oxygène étant un facteur nécessaire au
développement de certaines populations bactériennes (bactéries dites
aérobie), l'aération du sol influence son équilibre biologique.
Pendant un an, à compter de septembre 2012, deux biofiltres sont alimentés en air
vicié prélevé en petite quantité du tunnel Guy Môquet (A86). Durant cette période, une
approche multi milieux « air-eau-sol » est menée afin de conclure sur l'efficacité, le
fonctionnement et la durabilité d'un tel système de traitement lorsqu'il est mis en
œuvre sur un tunnel routier.
Historique
Évaluation du traitement (efficacité et durabilité)
Trois biofiltres sont installés sur le site :
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Deux d'entre eux, d'épaisseur différente (50cm et 1m), sont alimentés en
air vicié extrait du tunnel Guy Môquet et acheminé grâce à un motoventilateur via une gaine en acier galvanisé,
le troisième, utilisé comme témoin, est exposé uniquement à l'air ambiant, et
fait état du développement naturel du biofiltre dans ces conditions.
4 campagnes de mesure de 3 semaines seront menées sur l'air, l'eau et le sol
de chacun des biofiltres afin de s'assurer sur le long terme de la dégradation des
polluants (et non du stockage), de déterminer d'éventuels transferts de polluants
et d'observer l'évolution des performances.
A l'issu du projet, le procédé fera l'objet d'une « analyse en cycle de vie » afin
d'évaluer son impact environnemental global .
La biofiltration a été développée dans les années 70 pour
l'assainissement de l'eau et a connu un essor considérable
dans les années 80 pour le traitement des matières azotées
et phosphorées présentes dans les eaux usées.
Son application sur des effluents gazeux est apparu plus tard
pour le traitement de composés odorants émanant des
stations d'épuration, tels que les composés organiques
volatils.
A l'heure actuelle, son application au traitement plus général
de l'air ambiant aussi bien intérieur qu'extérieur fait l'objet de
nombreuses études et certaines installations commencent à
voir le jour (parking automobile souterrain, …).
Mesures « air-eau-sol »
Mesures sur l'air (1, 2a, 2b)
L'efficacité du biofiltre est évaluée en comparant les concentrations des
polluants entrants (1) et sortants (2a et 2b) du biofiltre. Les polluants observés
durant les campagnes sont les polluants caractéristiques du trafic routier, à
savoir :
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les oxydes d'azote (NOx),
les BTEX (Benzène, Toluène, Ethylbenzène et Xylène),
l'ammoniac (NH3),
les particules dont le diamètre se situe entre 25nm et 10µm,
les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) contenus dans les
particules.
Mesures sur l'eau (3)
L'alimentation en eau du biofiltre fonctionne en circuit fermé. Un suivi de la
qualité chimique de l'eau est effectué (métaux, teneur en azote et
hydrocarbures) afin de quantifier les transferts de polluants dans l'eau.
Mesures dans le sol (4a et 4b)
Pour suivre l'évolution des concentrations de polluants dans le sol, des
prélèvements (4a) du compost sont régulièrement effectués et font l'objet
d'analyses physico-chimiques (hydrocarbures, métaux, azote et HAP).
De plus des sondes (4b) permettent de suivre en continu la température,
l'humidité et le pH du sol.
Suivi du développement microbien (4)
Schéma de fonctionnement du biofiltre
L'activité microbienne du sol est évaluée par analyse de l'ADN d'échantillons du
sol. Comme pour les analyses physico-chimiques, des prélèvements (4a) sont
effectués durant le projet afin de rendre compte de l'évolution des populations
de microorganismes. Ce développement sera par la suite mis en relation avec
les différents résultats obtenus, afin de conclure sur l'efficacité et la pérennité
du système.
Schéma des mesures « air-eau-sol »