Grégorio CRINI. Journée Plan Micropolluants Paris - 18 octobre 2011

Transcription

1 UMR 6249 Chrono-environnement usc INRA Journée Plan Micropolluants Paris - 18 octobre 2011 Résultats du PROJET METALDEX : Métaux lourds et effluents industriels de traitement de surface Programme de recherches multi-transdisciplinaires (chimique, biologique et écologique) et appliqué à une demande industrielle et sociale d amélioration des rejets et de diminution des impacts Grégorio CRINI Université de Franche-Comté, Faculté des Sciences & Techniques de Besançon Tél Courriel : gregorio.crini@univ-fcomte.fr

2 METALDEX : Pourquoi? 1. Traitements innovants pour tendre vers le rejet «zéro» (Directive cadre sur l Eau 2. Nouvelles pratiques pour remplacer les produits synthétiques (Programme REACH 3. Suivi de la qualité des rejets et impact (Campagne RSDE ) Directive cadre sur l Eau) REACH)

3 1. Traitements innovants 2. Nouvelles pratiques 3. Suivi de la qualité des rejets et impact Comment répondre? 3 METALDEX : Métaux Lourds et Effluents Industriels Réseau de plusieurs acteurs de l eau pour trouver ensemble des solutions dans le domaine de l épuration des eaux usées industrielles par la mise en commun de deux approches chimique et biologique complémentaires : 1) Amélioration des traitements des eaux usées 2) Diminution des impacts environnementaux

4 Partenaires du projet METALDEX Réseau de différents ACTEURS ( ~35 personnes) de l eau : 4 Organismes public : AGENCE DE L EAU Rhône- Méditerranée & Corse, Besançon et Lyon DREAL de Franche-Comté Universitaires : UMR 6249 Chrono-Environnement, Besançon Research Center for Environmental Protection de Bucarest, Roumanie Istituto di Chimica G. Ronzoni de Milan, Italie Industriels (PME/PMI) de Franche-Comté (3 départements) : Zindel Industrie à Devecey, Doubs Silac à Champlitte, Haute-Saône Cœur d Or à Maîche, Doubs Papeterie de Novillars, Doubs Électrolyse Abbaye d Acey à Vitreux, Jura G. Ronzoni Institute

5 METALDEX : Objectifs du partenariat 5 1. Diminuer les prélèvements d eau - consommation 2. Augmenter le recyclage - réutiliser les eaux «décontaminées» 3. Changer les pratiques industrielles 4. Améliorer les stations physico-chimiques existantes 5. Diminuer les rejets et les flux de substances chimiques 6. Proposer des solutions pour tendre vers le rejet zéro pollution 7. Diminuer l impact des rejets - suivi du milieu récepteur Relier efficacité chimique et gain environnemental

6 Thématique de biologie environnementale et écotoxicologie des eaux : Impact environnemental 6 OBJECTIF : diminuer l impact des rejets - suivi du milieu récepteur Utilisation de tests écotoxicologiques - bio-essais - à l aide de bio-indicateurs animaux et/ou végétaux Gammarus pulex Tinca tinca Daphnia magna Lactuca sativa Fontinalis antipyretica Essais écotoxicologiques tests de bio-indication tests d immobilisation tests de germination tests de croissance Objectifs : impact environnemental transfert - bio-accumulation tests in vitro - mésocosmes - tests in situ étude des réponses physiologiques compréhension des mécanismes identification des dangers et des risques

7 Volet écotoxicologique : Utilisation de Lactuca sativa 7 Bio-indicateur : espèce végétale Lactuca sativa (graines de laitue) Impact/Toxicité des effluents industriels Tests de germination et de croissance de plantes Protocoles AFNOR X et X31-202

8 Tests de germination sur Lactuca sativa 8 Taux de germination en % / Nombre de graines germées témoin Rejet 1 : Zn Rejet 3 : Cu et Ni 60 % 9 / 10 / 9 50 % 8 / 7 / % 15 / 15 / 15 Rejet 2 : Al, F, B Rejet 4 : Cu et Ni 75 % 12 / 11 / % 8 / 8 / 9 Tous les rejets industriels ont un IMPACT sur la germination de Lactuca sativa

9 Tests de croissance sur Lactuca sativa 9 Rejet 2 Rejet 1 Rejet 4 Rejet 3 Témoin Ordre de toxicité : Rejet 3 ~ Rejet 4 (Cu, Ni) > Rejet 1 (Zn) > Rejet 2 (Al, F, B)

10 Thématique de chimie environnementale et ingénierie des eaux : Traitement de l eau : EFFICACITE CHIMIQUE 10 OBJECTIF : diminuer les rejets de substances chimiques / flux de polluants-contaminants Analyses des substances chimiques présentes dans les eaux, les sédiments, les bryophytes et les boues) : identification, dosage, suivi, transfert - volet analyse chimique Optimisation des stations d épuration - amélioration des procédés physicochimiques et biologiques existants de traitement des eaux : coagulation, floculation, insolubilisation, oxydation, adsorption, échange d ions, lagunage - changer les pratiques industrielles - apporter un autre «œil» Procédés innovants : utilisation de substances naturelles dans des procédés de biofloculation, de biocoagulation ou de bio-adsorption - volet recherche

11 Comment améliorer le fonctionnement d une station de décontamination pour diminuer les flux de pollution et/ou tendre vers le rejet zéro pollution? 11 eaux usées dans la station : OPTIMISATION STATION DE en amont : mise en place de résines, DECONTAMINATION traitement externe, en aval : traitement de finition - osmose, charbon eaux clarifiées

12 Rejets d un industriel de traitement de surface Gamme de concentrations des principales substances présentes les eaux de rejets 12 3 problématiques : Zn, DCO et nitrites Paramètre Valeurs réglementaires AVANT optimisation en mg L -1 en g jour -1 en mg L -1 en g jour -1 DCO MES Zn Cu Pb Ni Fe Cr III Cr VI F Nitrites 2 0, , , , ,05-0,2 0,005-0,001 0,1-1 0,3-1,5 0,2-1 < 0, < 9, Les quantités de substances rejetées sont importantes

13 METALDEX : Intérêt pour l industriel 13 Gamme de concentrations des principales substances présentes dans les rejets avant et après optimisation Paramètre Valeurs réglementaires AVANT optimisation APRES optimisation en mg L -1 en g jour -1 en mg L -1 en g jour -1 en mg L -1 en g jour -1 DCO MES Zn ,4-1,5 211,2 Cu Pb Ni Fe Cr III Cr VI F Nitrites 2 0, , , , ,05-0,2 0,005-0,001 0,1-1 0,3-1,5 0,2-1 < 0, < 9, ,1 0-0,1 0,1-0,6 0,1-0, 8 0,1-0,5 < 0,01 0, ,6 1,8 57,6 76,8 57,6 < 1, Diminution des flux de substances chimiques : à relier à une meilleure efficacité chimique du traitement

14 METALDEX : Intérêt pour l industriel et (surtout) pour le RUISSEAU 14 Polluant Avant optimisation Valeurs réglementaires Après optimisation en g jour -1 en g jour -1 en g jour -1 Diminution Zinc X 2 Aluminium 96-0 DCO X 1,9 Gain sur 1 an : 120 kg de zinc, 24 kg d aluminium et 3,1 tonnes de DCO rejetés en moins! Les quantités de substances chimiques rejetées dans le ruisseau ont été fortement diminuées

15 15 Comparaison des tests de germination sur Lactuca sativa avant et après optimisation Taux de germination en % / Nombre de graines germées Témoin AVANT Optimisation 60 % 9 / 10 / % 15 / 15 / 15 APRES Optimisation 85 % 12 / 11 / 13 L optimisation a un EFFET POSITIF sur la germination de Lactuca sativa

16 Comparaison des tests de croissance sur Lactuca sativa avant et après optimisation 16 Témoin Après optimisation Avant optimisation Photographies illustrant la croissance des plantules avant et après optimisation de la station (28 jours de croissance Protocole AFNOR) Effet de l optimisation sur l impact des rejets sur la croissance en longueur et en masse de Lactuca sativa Paramètre Témoin Rejet avant optimisation Rejet après optimisation Longueur en mm Biomasse sèche en mg Biomasse fraîche en mg

17 METALDEX : CONCLUSIONS 17 Y-a-t-il un intérêt industriel et/ou environnemental à améliorer le fonctionnement d une station d épuration physico-chimique? Traitement des eaux : oui, une station optimisée rejette moins de substances : intérêt pour l industriel (réglementation) et (surtout) pour l environnement (diminution des flux) Bio-essais : l abattement chimique se traduit par un gain environnemental

18 Remerciements : 18 Une partie de l équipe METALDEX