Pouvoir dépolluant des structures drainantes : Résultats et perspectives

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1 Pouvoir dépolluant des structures drainantes : Résultats et perspectives Polygone de l Eau Lic. Sylvie Smets Chercheur-Conseiller Technologique s.smets@brrc.be Routes en Béton et pavages

2 Pavages drainants - Contenu de l exposé Contexte Projet de recherche DPod Conception d une structure en pavages drainants Essais Résultats Conclusions-Perspectives 2

3 Contexte Avantages des structures drainantes Stockage temporaire de l eau de pluie Réalimentation des nappes phréatiques possible Evacuation différée des eaux vers le réseau d égouttage Réduction du risque d inondation Meilleure efficacité des stations d épuration Cependant, peu d informations/réglementation : Quels sont les risques de pollution du sol et des nappes? Comment les gérer? 3

4 Projet de recherche DPod DPod: Dépollution des eaux de ruissellement au moyen de Structures routières drainantes. Recherche collective financée par la Région Wallonne 4 partenaires: (CRR) Centre de recherches pour l environnement (CELABOR) Centre d Etudes Wallon de l Assemblage et du Contrôle des matériaux (CEWAC) Centre Wallon de Biologie Industrielle (CWBI) 4

5 Projet de recherche DPod Objectifs: Démontrer et quantifier le caractère dépolluant des parkings en pavages drainants Incorporation de micro-organismes capables de dégrader les hydrocarbures (HC) dans la structure Période: 1er Octobre Décembre

6 Conception d une structure drainante Pavés poreux Pavés à joints élargis Pavés à ouvertures de drainage Dalles gazon 6

7 Conception d une structure drainante Sol perméable: infiltration totale Sol moyennement perméable: infiltration partielle et trop-plein Sol peu perméable: infiltration limitée et drainage Sol imperméable (ou infiltration non autorisée): évacuation différée 7

8 Conception d une structure drainante Stockage de l eau dans la sous-fondation Choix des matériaux : teneur en fines limitée pour garantir la perméabilité Non applicable au traffic intense (parking, ) Pas d avaloir nécessaire, pas de pente nécessaire Contrôle de la perméabilité lors de la conception et de l exécution: 5,4 x 10-5 m/s + d infos dans: PTV 827: systèmes des structures drainantes :Exigences Systèmes, Produits et mise en oeuvre Code de bonne pratique R80/09 pour la conception et l exécution de revêtements en pavés de béton Dossier 5 Revêtements drainants en pavés de béton 8

9 Essai Structure parking drainant 8 Pavés poreux 22/11/8 + joint en sable (grès) Couche de pose: porphyre 0/6,3 Fondation Calcaire 0/20 Sous-fondation Calcaire 0/32 Géotextile 9

10 Essais Sélection des microorganismes Type Rhodococcus: capacité de dégradation des hydrocarbures persistant au sein des structures drainantes Survie en conditions de dessiccation prolongée (32 jours à 30 C) Essais en laboratoire : Formation de biofilms sur granulats Peu de nutriments nécessaires Développement favorable en zone insaturée aérobie (couche de pose) 10

11 Inoculation de Rhodococcus dans la structure Concentration cellulaire (CFU/g) Parking expérimental CRR : épandage d un starter liquide en surface suivi d un lavage. Survie de la souche après un an. Labo: immersion granulats de la couche de pose suivie ou non d une dessiccation. Différentes variantes. 1,00E+08 1,00E+07 1,00E+06 1,00E+05 1,00E+04 1,00E+03 11

12 Essai - Pollution au diesel Polluant: Diesel 8 Pluie quotidienne 1 semaine pluie (B) Zone insaturée aérobie favorable à Rhodococcus: ensemencement de la c. de pose Récupération effluent pour analyse: Teneur en HC Bactério 12

13 Essai Pollution au diesel Pilote d essai Ø 40 cm (sfce 0,126 m²) Génération d averses de pluies 13

14 Essai Pollution au diesel 100 cm x 100 cm (surface = 1 m²) Génération d averses de pluies Enrobage de la couche de pose par biofilms Rhodococcus Banc d essai 14

15 Essai Pollution au diesel PILOTE D ESSAI BANC D ESSAI 15

16 Essai Pollution au diesel Durée de l essai: 150 jours calendrier, dont 95 jours de pluie effective Pluviométrie : 13 l/jour, soit l équivalent d une semaine de pluie en Belgique EN TERME DE PLUVIOMÉTRIE «BELGE», LA DURÉE TOTALE DE L ESSAI CORRESPOND À UN PEU MOINS DE 2 ANS! Pollution au diesel par déversement : 5 ml/l de pluie AU TOTAL, PLUS DE 6 LITRES DE DIESEL PAR M 2 DÉVERSÉS SUR LA STRUCTURE! Prélèvements (analyses HC et bactério) Eau de percolation (effluent): une fois par jour Couche de pose : toutes les deux semaines Démontage couche par couche à la fin de l essai 16

17 Teneur en HC (mg/l) Résultats 2 Teneur en HC de l effluent jusqu à 90 jours 50 jours pluvieux assimilés à 1 an climatique 1,8 1,6 1,4 1,2 avec micro-organismes Sans micro-organismes limite rejet eaux souterraines 50µg/l 1 0,8 0,6 0,4 0, Jours Concentrations en HC < 2 mg/l, même sur structure non ensemencée. Limite de rejet en eaux de surface: 5 mg/l (arrêté stations-service) Efficacité dépolluante des micro-organismes jusqu à un ajout de 2,9 litres de diesel par m 2 : HC< 50µg/l (limite rejet eaux souterraines directive 2008/105/CE) 17

18 Résultats Teneur en HC des couches de la structure après démontage Répartition des HC dans la structure drainante Sable jointoiement Structure avec Rhodococcus Structure non ensemencée % % Grès 0/2 1 1 Pavé Poreux 22/11/ Couche de pose Porphyre 0/2+2/6, Fondation Calcaire 0/ Sous Fondation Calcaire 0/ Géotextile FT Plus de 80 % des HC retenus dans les couches supérieures: Pavé+sable - couche de pose - fondation. 18

19 Résultats Bilan polluant Structure avec Rhodococcus Structure non ensemencée Total diesel ajouté (l) 6,18 0,71 Diesel absorbé dans matériaux (l) 3,42 0,40 Diesel percolé avec eau (l) 0,047 0,00018 Total diesel récupéré (l) 3,46 0,41 % diesel récupéré 56% 57% % diesel percolé 0,76% 0,03% Moins de 1% du diesel déversé a percolé à travers la structure. Plus de 40 % de pertes par rapport aux quantités de diesel ajoutées : Evaporation Représentativité des prélèvements Incertitude de mesure 19

20 Pt Résultats 1 m² de parking classique (non drainant) comparé à 1 m² de la structure drainante avec micro-organismes de type Rhodococcus. 1,6 1,4 1,2 1, 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Analyse du cycle de vie système classique système drainant Resources Ecosystem Quality Human Health La structure classique, de par son système d égouttage, a un impact plus important (38% de +) que la structure drainante. Impact des micro-organismes très faible 20

21 Conclusions Mise au point d une méthodologie permettant de quantifier le pouvoir dépolluant des structures drainantes; La structure en pavages drainants dispose intrinsèquement d un pouvoir de rétention des hydrocarbures (malgré un ajout massif de polluant). Moins de 1% du diesel ajouté percole à travers la structure. Effet des micro-organismes: sur une période correspondant à environ 1 an de pluie, concentrations en HC de l effluent sous 50µg/l, limite admissible pour leur évacuation dans eaux souterraines. La durabilité du système dépolluant avec Rhodococcus devra être évaluée (projet Dpodrain). 21

22 Perspectives: Projet DPodrain Etude de la durabilité: Expériences plus longues, taux de pollution plus modéré Evolution du pouvoir dépolluant selon conditions climatiques Evolution de la perméabilité Pollution accidentelle Influence du type de matériaux utilisé (p.ex. utilisation d un géotextile spécifique, autre type de couche de pose ou de pavé) Technique d ensemencement à grande échelle sur chantier et suivi de la durabilité de l ensemencement Valorisation sur site: Parking expérimental CRR, Polygone de l eau. 22

23 Merci de votre attention! 23