RESCIF Franck Lalanne : franck.lalanne@2ie-edu.org

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1 Franck Lalanne : franck.lalanne@2ie-edu.org

2 Contexte Arsenic (métalloïde) : polluant majeur du sous-sol au Nord Burkina Faso, (Smedley et al., 2007), au Mali (Garcia, 2011) au Ghana (Smedley, 1996; Buamah, 2008; Asante, 2009) Région sahélienne : faible pluviométrie en diminution + forte évaporation Contamination eaux souterraines : seule ressource utilisable tout au long de l année Intoxication chronique : problème majeur de santé publique: kératose, cancer

3 Fermeture d un grand nombre de forages diminution de la ressource disponible pour les populations Problématique Analyser et mettre au point des techniques de traitements pour : - Rouvrir des forages condamnés - Utiliser de nouvelles ressources

4 Objectif général Contribuer à l amélioration de la distribution d une eau potable aux populations; atteinte des OMD au Burkina Faso Objectifs spécifiques : (i) Estimer les ressources en eaux souterraines arséniées au Burkina Faso (ii) Mettre au point des techniques de traitement de ces eaux souterraines adaptées aux zones rurales et urbaines (iii) Limiter l'impact environnemental des résidus concentrés en arsenic en les séquestrant dans des matériaux stables présents localement.

5 Description de l action 3 points principaux : - Méthodes de traitement en milieu urbain - Méthodes de traitement en milieu rural - Méthodes de séquestrations des déchets arséniés issus des procédés

6 Milieu urbain Etude systématique et mise au point d'un procédé d osmose inverse Contexte - Osmose inverse basses pressions : + 90% rétention (Ning, 2002; Chan et al., 2008). - Efficacité pour le traitement du fluor couplage énergie solaire (Sénégal) -Avantages - faible occupation au sol, - faible utilisation de produits chimiques, - robustesse (Diawarra, 2008).

7 Objectifs - Etudier les capacités d élimination ainsi que le fonctionnement interne des techniques membranaires (laboratoire: sur échantillons synthétiques et eaux naturelles) - Etudier la faisabilité technico-économique de l implémentation de cette technique (consommation énergétique) (ONEA)

8 Méthodologie + Etude de l efficacité de 3 types de membranes d osmose inverse basse pression choix de la membrane (efficacité et résistance au colmatage) + Modélisation des mécanismes de transfert à l intérieur des membranes comprendre les paramètres influençant l efficacité (spéciation, ph ) + Compréhension du phénomène de colmatage + Performance du système de traitement énergie, réactifs chimiques, coût du m 3 d eau

9 Milieu rural Contexte + Contexte socio-économique (limitant pour technologies sophistiquées) : - Faible disponibilité de l'électricité (voire une absence) - Forages ou puits isolés équipés de pompes à motricité humaine (PMH) - Main d œuvre locale à très faible qualification - Aucune filière d évacuation, de traitement et de stockage des déchets arséniés Adsorption sur oxyde de fer

10 Un matériau industriel : le GEH + En Inde, 2000 systèmes installés pour 0,5 millions de personnes + Efficace à la fois sur l As(III) et l As(V) + Capacité de traitement jusqu à volume par volume (Blard, 2005) Matériau en grain

11 Méthodologie + Conception du pilote d adsorption adaptable aux pompes à mains et aux conditions locales d utilisation. construction d un pilote d adsorption adaptable à plusieurs matériaux + Tests pilotes en laboratoire vérification des fonctionnalités + Installation du pilote sur les sites choisis et suivi du fonctionnement connaissances fonctionnement, réaction des populations

12 Un matériaux local : la latérite + Riche en Fer + Bonnes capacités d adsorption de l arsenic (Maji, 2007; Partey, 2009). + Très présent en Afrique de l Ouest

13 Méthodologie + Choix et Analyse des latérites Etude du rapport granulométrie/surface spécifique; [hydroxyde de fer] + Etude des capacités d adsorption de l arsenic par la latérite Détermination capacité de traitement; comparaison avec celles du GEH.

14 Schéma du pilote d adsorption (GEH)

15 Séquestration des déchets arséniés Contexte Procédés étudiés filtration/adsorption Déchets solides et liquides fortement chargés Séquestration des déchets dans des matrices stables (déchets ultimes)

16 Les matrices Les phosphates naturels + Les roches phosphatées naturelles propriétés de sorption des ETM, (même à faible teneur 12% - (Saxena, 2006)) + Burkina Faso est un producteur de phosphates (Teboh, 1997) +. Minéraux du Burkina: teneur en phosphate (P 2 O 5 ) :27% (Van Straaten, 2002). Les Hydroxyapatites + Composés de formules Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (Calcium et phosphate) + Possibilités de production au Burkina : phosphates + CaCl 2 et le CaCO 3 + Hydroxyapatites connues comme matériau de stockage pour la stabilisation des métaux lourds (Verwilghen, 2006 ; Bailliez, 2007; Nzihou 2010)

17 Méthodologie Phase 1 : mise au point de protocoles de désorption de récupération de l arsenic sur les résidus solides issus des procédés de traitement de l eau + Caractérisation du matériau la structure interne du matériau est caractérisée par fluorescence X + Analyse physico-chimique du matériau les éléments physico-chimique sont caractérisés + Etude de la récupération de l arsenic. choix de la meilleure méthode d extraction en fonction du matériau

18 Phase 2 : Mise au point en laboratoire d'un procédé de stabilisation/séquestration de l'arsenic dans les hydroxyapatites + Adsorption de solutions réelles concentrées mélange des solutions réelles obtenues avec les matériaux adsorbant + Tests de lixiviation déshydratation et séchage des matériaux; lixiviation à ph variables

19 Perspectives 1- A court terme + Une étude de la mise en œuvre de terrain des pilotes de traitement de l arsenic par adsorption sur latérite et phosphate + Une étude de la mise en œuvre de terrain du pilote de traitement de l arsenic par filtration membranaire (osmose inverse). + Une cartographie du Burkina Faso permettant la mise en relation de l occurrence de certaines maladies (hyperpigmentations et kératoses) avec la présence d arsenic dans les eaux de consommation.

20 2- Long terme + Paramètres physico-chimiques, géologiques et microbiologiques liés à la présence et la spéciation de l arsenic dans les eaux et les sols + Une étude approfondie de l impact de ce polluant sur la santé avec la recherche de biomarqueurs de la toxicité de l arsenic et le développement d outils biologiques pour la détection + Une connaissance des mécanismes de transfert de l arsenic dans le système eau/sols/plantes afin de mesurer l impact de ce polluant sur les cultures vivrières irriguées par des eaux arséniées. + Une étude sur le lien activités minières (notamment aurifère)/présence d arsenic, car le secteur minier est en plein développement au Burkina Faso et dans le sous région.