Traitement des sols pollués 37

37 Traitement des sols pollués
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➤ Nouvelle technologie clé
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MOTS CLÉS
© Phytorestore
Dépollution, traitement in situ,
traitement sur site, traitement hors site,
biodégradation, venting, bioventing,
extraction rapide triple phase, désorption
thermique, barrières réactives, soilmixing,
phytotechnologies (phytodégradation,
phytostabilisation, phytoextraction)
Technologies clés 2020
n
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Définition et périmètre
produits chimiques ou encore de retombées de rejets
atmosphériques accumulés depuis parfois plusieurs
années.
Définition
Le Ministère de l’écologie, du développement durable
et de l’énergie définit par « sol pollué » un sol « qui,
du fait d’anciens dépôts de déchets ou d’infiltration de
substances polluantes, présente une pollution susceptible de provoquer une nuisance ou un risque pérenne
pour les personnes ou l’environnement ». Ces pollutions proviennent généralement d’anciennes pratiques
d’élimination des déchets, de fuites et épandages de
Familles
Technologies
Les technologies de traitement des sols ont pour objectif de supprimer ou diminuer à un niveau tolérable1
le niveau de risque de ces sols contaminés. Ces technologies peuvent être segmentées en quatre familles
et trois modes de mises en œuvre :
Physicochimiques
n Venting : mise en dépression du sol par aspiration puis traitement des gaz
extraits
n
Lavage des sols : lavage à l’aide d’eau ou d’un solvant
n
Stripping : suppression d’un soluté gazeux par l’action d’un gaz laveur
Solidification/stabilisation : piégeage des polluants, notamment par soilmixing (utilisation d’un liant)
n
n
Oxydation chimique : injection d’un oxydant dans le sol
n
Réduction chimique : injection d’un réducteur dans le sol
Extraction double/triple-phase : traitement en simultané des polluants
gazeux du sol et liquides des nappes phréatiques
n
n Oxydation hydrothermale supercritique : traitement d’effluents liquides
en milieux aqueux
Thermiques
n
Incinération : combustion aérobie pour destruction des polluants
Désorption thermique : application de chaleur pour extraction par volatilisation des polluants
n
n
Vitrification : stabilisation des sols par élévation de la température
Biologiques
n
Biolixiviation : lavage des sols à l’aide d’un produit biologique
n Bioventing : couplage du venting avec l’injection d’organismes qui
décomposent biologiquement les contaminants
n
Bioréacteur : mélange de sols pollués avec de l’eau et différents additifs
Bioremédiation : utilisation de (micro)organismes pour transformation
des polluants. La bioremédiation inclue les phytotechnologies (utilisation
d’espèces végétales et les microorganismes associés).
n
Confinement : installation d’une barrière étanche sur le site pour empêcher la propagation des polluants
Modes de mise en œuvre
Traitement in situ (sans excavation)
Traitement sur site (avec excavation)
Traitement hors site
1 – En vertu de la note ministérielle du 8 février 2007 relative aux sites et sols
pollués, des études d’impact approfondies doivent permettre de fixer des objectifs
de dépollution « en fonction de l’usage ultérieur du site ».
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Technologies clés 2020
Le choix d’une technologie pour la dépollution d’un
sol dépend d’une diversité de paramètres : environnement des travaux pour la gestion des nuisances
(bruit, pollutions, etc.), taille et encombrement du
site, nature et concentration des polluants, fragilité
du milieu, coût anticipé, etc. La durée du traitement
est notamment un critère capital. Lors d’opérations
immobilières nécessitant généralement un traitement
rapide, le traitement hors site est préféré dans 95 %
des cas en France2. Pour les sites industriels, aux délais
souvent moins contraints3, le traitement sur site ou in
situ à l’action plus lente que le traitement hors site est
plutôt privilégié.
Les techniques in situ représentent à court et moyen
termes le principal champ d’innovation dans le secteur
de la dépollution des sols. D’une part, les traitements
hors-sites sont aujourd’hui globalement bien maîtrisés.
D’autre part, l’émergence du concept de « dépollution
durable »4 amène les acteurs du secteur de la dépollution à se tourner vers les techniques dites « vertes »
comme la biodégradation, souvent pratiquées in situ.
Par ailleurs, ces dernières permettent d’éviter les impacts environnementaux liés à l’excavation et au transport des terres générés lors de l’utilisation de techniques hors site.
Pourquoi cette technologie
est-elle clé ?
La dépollution des sols est un marché en croissance
aussi bien en France que dans le reste du monde, et
s’accompagne d’enjeux forts en termes de santé publique et de protection de l’environnement. Dans
le cadre du programme FEDER 2014-2020, des financements sont ainsi octroyés à des projets comprenant
la dépollution des sols.
Par ailleurs, la France s’inscrit parmi les leaders
du marché, dispose d’un tissu d’entreprises dynamiques (grands groupes avec une forte implantation
à l’international et PME) et de structures de recherche
2 – ADEME, 2009 : Taux d’utilisation et coûts des différentes techniques
et filière de traitement des sols et eaux souterraines pollués en France.
3 – Par rapport aux opérations immobilières, qui nécessitent de pouvoir utiliser
rapidement le site dépollué, les sites industriels entraînent souvent une réhabilitation à plus long terme.
4 – ADEME, 2009 : Taux d’utilisation et coûts des différentes techniques
et filière de traitement des sols et eaux souterraines pollués en France.
La dépollution durable consiste à prendre en compte des critères de développement durable à toutes les étapes du processus de dépollution.
publiques et privées d’excellence, formant un écosystème d’innovation performant.
Liens avec d’autres technologies
clés
Deux technologies ont une influence sur le développement des technologies de traitement des sols pollués :
n Technologies de diagnostic rapide (eau, air,
sol) (influence forte) : leur perfectionnement peut permettre d’améliorer l’efficacité des procédés de traitement en renforçant la qualité du diagnostic initial.
n Métaomique (influence forte) : l’étude des écosystèmes peut permettre de renforcer les connaissances
scientifiques relatives au comportement des sols, et
faciliter ainsi le choix du traitement le plus approprié
pour la dépollution.
Le marché
Le marché international de la dépollution des sols est
attractif. Évalué à 32,4 milliards d’euros en 2012, il
s’élèverait à environ 36 milliards en 20155.
Situation en 2015
Dominé par des entreprises américaines (TRS Group,
Therma-Flite, etc.), le premier marché mondial reste
les États-Unis. L’Europe devrait toutefois conserver
son potentiel de croissance : seulement 15 % des
340 000 sites potentiellement contaminés (localisés
pour beaucoup dans les pays de l’est) avaient été traités en 20146.
Les pays émergents représentent également des marchés porteurs. En Chine, notamment, le marché est
estimé à 5,7 milliards d’euros pour 2015 (15 % du
marché mondial)7. 28 % des sols de la région du Delta contiendraient des pollutions aux métaux lourds8.
Par ailleurs, l’urbanisation a un impact positif sur la
demande pour les technologies de dépollution, dans
la mesure où l’assainissement de sites pollués permet
5 – Estimations réalisées par l’institut d’études de marché américain The Mcilvaine Company en 2012.
6 – Commission Européenne, 2014 : Progress in the management of Contaminated Sites in Europe.
7 – Données de China Securities Journal.
8 – Market Watch, 15/07/2013: “China’s Guangdong comes clean on soil
pollution”.
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de libérer de nouveaux terrains pour l’aménagement
d’espaces résidentiels ou de commerce.
En France, le marché de la dépollution a rapidement
progressé depuis le début des années 2000 (+ 6,5 %
par an en moyenne entre 2005 et 2012)9, atteignant
470 millions d’euros en 201010. Le chiffre d’affaires
de l’Union des professionnels de la dépollution des
sites (UPDS), qui représente 2/3 du marché de la dépollution, a été multiplié par 3 entre 2002 et 201211.
L’activité est notamment tirée par le processus de
désindustrialisation, qui ouvre de nouveaux chantiers
de reconversion (40 % des sites pollués se situent en
Île-de-France, dans le Nord-Pas-de-Calais et en RhôneAlpes). Si les entreprises leader au niveau mondial sont
américaines ou australiennes (Xylem, AECOM, Cardno, etc.), certaines entreprises françaises comme GRS
Valtech, Sita Remédiation ou Serpol sont bien implantées sur le marché européen.
Perspectives pour 2020
Malgré un infléchissement de la croissance en 2014,
dû en particulier à la contraction de la commande
publique12, les prévisions sont optimistes à moyen
terme. Le chiffre d’affaires du secteur devrait progresser de 4 à 7 % par an entre 2015 et 2020 en France,
grâce en particulier à un contexte législatif et réglementaire favorable (Loi ALUR)13.
Des segments de marché aux marges du secteur des
sites et sols pollués pourraient s’avérer particulièrement prometteurs, comme par exemple celui de la
gestion des boues de curage et de dragage14.
Tous les ans en France, 50 millions de m3 sont dragués
en moyenne dans les ports15 et 900 000 tonnes par
an de boues de curage sont produites16. Quand ces
9 – Xerfi, 2013 : La réhabilitation des sites et des sols pollués.
10 – SOeS.
11 – Données UPDS.
12 – Ibid.
13 – La loi ALUR introduit notamment le principe du « tiers payeur » : lorsqu’un
exploitant propriétaire cède un terrain à un tiers, celui-ci doit définir l’usage envisagé et présenter un mémoire de réhabilitation qui justifie ses capacités financières et techniques.
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n
boues sont sans danger pour l’homme, elles sont valorisées sous une forme agricole (fertilisation des sols)
ou industrielle (fabrication de briques, construction de
panneaux d’isolation, construction routière, etc.), des
débouchés qui offrent des perspectives intéressantes
de croissance.
Tendances d’usage
Sur le plan technologique, le traitement biologique hors site17 et le venting / bioventing in
situ restaient les deux techniques les plus utilisées en
2012 en France (60 % des terres traitées)18. Comme
le venting, d’autres techniques développées dans les
années 2000 sont aujourd’hui couramment utilisées,
telle l’extraction rapide triple phase sur site. Encore
en perfectionnement, certaines technologies plus
récentes sont proposées par un nombre croissant
d’industriels, appréciant leurs atouts économiques
et environnementaux. C’est le cas notamment de
la désorption thermique19 ou encore des barrières
14 – Boues issues de l’entretien des réseaux d’assainissement industriels, autonomes et de la vidange des fosses. Elles proviennent de 2 opérations : le dragage
(extraction des matériaux) et le curage (nettoyage des sédiments).
17 – Biodégradation des sols assurée par des (micro)organismes hors site.
15 – Données IFREMER.
18 – Données de l’ADEME.
16 – Données Association Scientifique et Technique pour l’Eau et l’Environnement
(ASTEE).
19 – Volatilisation des polluants par chauffage. Cette technologie est particulièrement bien adaptée pour les hydrocarbures.
Technologies clés 2020
n La lenteur du traitement, qui incite les opérateurs à
privilégier des techniques plus rapides.
n Le besoin de constituer des équipes interdisciplinaires aussi bien pour la recherche que pour les applications.
Les défis technologiques
à relever
L’enjeu du diagnostic
© Phytorestore Thierry JACQUET
Le perfectionnement des techniques de diagnostic utilisées avant, pendant et après l’opération de traitement apparaît comme un chantier essentiel.
réactives pour le traitement des panaches de nappes
phréatiques20.
Enfin, certaines technologies émergentes en France
ouvrent des voies prometteuses pour l’avenir du secteur,
comme l’utilisation de mousses de surfactants pour le
traitement de sols contaminés ou les phytotechnologies
(phytodégradation, phytostabilisation, phytoextraction).
Performantes pour le traitement des métaux lourds et
considérées comme des technologies « vertes »21, les
phytotechnologies restent toutefois utilisées pour l’essentiel dans le traitement des eaux usées, contrairement
à d’autres pays comme le Canada ou les États-Unis où
elles sont développées à l’échelle industrielle pour le
traitement des sols. Selon le bureau d’étude et d’ingénierie spécialisé dans la gestion des sites et sols pollués
IDDEA Ingénierie, deux raisons peuvent notamment
expliquer cet état de fait22 :
20 – Interception d’un panache de pollution par l’implantation d’une barrière perméable depuis la surface du sol jusqu’à la base de l’aquifère.
21 – Xerfi, 2013 : La réhabilitation des sites et des sols pollués. Leur développement devrait être en partie tiré par la commande publique. Les phytotechnologies représentent en effet l’opportunité pour les acheteurs publics de remplir
leur fonction d’éco-exemplarité en ayant recours à ces techniques de dépollution
« verte »
22 – Actu-Environnement, 17/06/2013 : « Phytoremédiation : le projet phytocyane, enjeux et perspectives ».
n Le diagnostic préalable aux travaux demeure parfois imprécis ou partiel. Le renforcement des connaissances scientifiques sur la toxicité des pollutions pourrait notamment permettre de l’améliorer. Cet aspect
reste très lié à la qualité des études historiques, souvent difficiles à conduire.
Un suivi en continu de l’évolution des sols est également utile lors du traitement. En ce sens, des outils
d’aide à la décision de plus en plus sophistiqués sont
utilisés par les industriels. Ils permettent de mieux anticiper les ressources mobilisées ou faciliter le passage
d’une technique de dépollution à une autre, dans le
cas notamment de situations de multi pollution.
n
n En aval, les évaluations de résultats s’avèrent essentielles pour démontrer la performance de techniques
peu matures auprès de la maîtrise d’ouvrage. Pour des
traitements de long terme, comme lors de l’utilisation
de technologies in situ, ces évaluations sont toutefois
compliquées à mettre en œuvre.
Réduire l’empreinte environnementale
de la dépollution
La diminution de l’impact environnemental des
traitements est également un enjeu de premier plan.
Elle passe notamment par la maîtrise des consommations d’énergie, la réutilisation des terres traitées,
le choix d’agents chimiques respectueux de la biodiversité, la restauration des fonctions des sols après le
traitement et la diminution des transferts de pollution
du sol vers l’air. Elle constitue un axe de progression
particulièrement fort pour les techniques hors site, qui
entraînent le transport de terres contaminées du site
pollué au centre de traitement et induisent de ce fait
des consommations d’énergie et de ressources supplémentaires.
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Gérer les pollutions difficiles
L’amélioration du traitement à grande échelle des pollutions dites « difficiles » constitue enfin un défi
majeur pour le secteur. Ces situations difficiles incluent
par exemple les cas de pollutions inorganiques (aux
métaux par exemple) ou les cas de pollutions multiples
d’un sol, qui peuvent nécessiter la combinaison de plusieurs techniques de traitement.
Les défis commerciaux et d’usage
à relever
Les enjeux de l’internationalisation
Actuellement, la concurrence de plus en plus intense
sur le marché français pousse les entreprises françaises
à rechercher de nouveaux débouchés à l’international. Si la présence d’une offre locale bien développée
limite les opportunités de croissance en Amérique du
Nord et en Australie, les acteurs historiques du marché
français de la dépollution sont déjà bien implantés en
Europe et dans les pays émergents23. Pour les nouveaux
entrants du secteur, l’internationalisation nécessitera
le déploiement d’équipes commerciales dans les payscibles. Dans les pays émergents, les acteurs français devront composer avec la structuration d’une offre locale
de dépollution des sols.
Etendre l’offre de services
Pour capter de nouveaux marchés et traiter des situations de pollution toujours nouvelles, certaines entreprises font également le choix d’étendre leur gamme
de prestations. À titre d’exemple, Veolia se positionne
depuis 2013 sur le marché de la dépollution post-démantèlement des centrales nucléaires. Si une stratégie de diversification est adoptée par d’autres acteurs,
cette stratégie devrait entraîner une reconfiguration
de leur offre dans les prochaines années.
Les enjeux réglementaires
Un cadre réglementaire favorable
et traitement adapté à l’impact effectif du site sur
l’environnement et à l’usage auquel il est destiné.
Plusieurs guides méthodologiques ont été élaborés
par le ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie, en collaboration avec l’ADEME
(circulaires du 8 février 2007).
Le contexte réglementaire en France s’avère ainsi propice au développement du marché. En permettant à
un exploitant industriel de transférer la responsabilité
de la dépollution à un « tiers intéressé », la loi ALUR24
a modifié sensiblement le droit des installations classées pour la protection de l’environnement et permis
de fluidifier un cadre réglementaire jusque-là flou.
Cette mesure devrait stimuler le marché. En effet,
l’obligation de remettre un site industriel en état en fin
d’activité peut désormais être endossée par un autre
débiteur (comme les promoteurs) que l’exploitant, tant
que le premier justifie de ses capacités techniques et
financières pour assurer les travaux de dépollution.
Avant cette mesure, les promoteurs assumaient la
plupart du temps la maîtrise d’ouvrage de ces travaux
sans base légale solide. Cette situation incitait peu le
lancement de projets sur des sites pollués25.
Des normes qui se renforcent
Un cadre normatif est également en train d’être
construit depuis le début des années 2010. Un référentiel de certification des prestations a été élaboré par
le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)
en 2011. Les nouvelles technologies mises sur le marché peuvent également être « labellisées » au niveau
européen par l’Environmental Technology Verification
(ETV) depuis 2015. Ces démarches sont capitales pour
« rassurer » la maîtrise d’ouvrage sur la qualité des
travaux réalisés, en particulier lorsque des techniques
encore peu matures sont mises en œuvre.
À l’international, le durcissement des normes environnementales dans les pays émergents devrait par ailleurs stimuler la demande sur ces marchés.
La politique française dans le domaine des sites et
sols pollués s’appuie sur un nombre limité de principes, permettant d’aborder ce problème de manière
claire et raisonnée : démarche de prévention des pollutions futures, connaissance des risques potentiels
24 – Loi no 2014-366 du 24 mars 2014 pour l’accès au logement et un urbanisme
rénové.
23 – ADEME, 2011 : Le savoir-faire français dans le domaine de la dépollution des sols et des eaux souterraines.
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Technologies clés 2020
25 – FIDAL, 21/03/2014 : « Le marché de la dépollution est relancé par la loi
«ALUR» ».
Analyse AFOM
ATOUTS
FAIBLESSES
Des groupes bien implantés sur le marché
européen et les marchés émergents.
Une concurrence exacerbée sur le marché
français.
Un écosystème d’innovation performant.
Une absence de leadership industriel
sur la phytoremédiation par rapport
à d’autres pays de l’OCDE (États-Unis,
Allemagne, etc.).
Une réglementation favorable
au développement d’une filière
de la dépollution.
OPPORTUNITÉS
MENACES
Des débouchés à l’international,
en particulier dans certains pays émergents.
Une contraction possible de la commande
publique.
Des pressions sur le foncier incitant
à la dépollution de sites pour
l’aménagement d’espaces de vie.
Une concurrence forte, notamment
d’entreprises locales dans les pays
émergents.
Des possibilités pour les entreprises
d’étendre leur expertise pour répondre
à des nouvelles situations de pollution.
Facteurs clés de succès et recommandations
Aux pouvoirs publics :
Aux entreprises :
n Soutenir les technologies de dépollution émergentes en France pour stimuler le secteur. À titre
d’exemple, la phytoremédiation reste une technologie encore trop peu explorée en France par
rapport aux États-Unis, à l’Allemagne ou les PaysBas, alors même que l’impact environnemental
s’affirme comme une préoccupation croissante de
la maîtrise d’ouvrage ;
n Déployer/renforcer les équipes dans les pays porteurs ;
Engager une réflexion stratégique sur les voies
de diversification possibles pour les entreprises ;
n
Aux académiques :
n Mettre en place des plateformes de démonstration pour les technologies émergentes.
n Mettre en place des dispositifs incitatifs à destination des acheteurs publics ;
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Acteurs clés
Représentés notamment par l’UPDS, les entreprises du
secteur de la dépollution des sols regroupent :
n Des PME : Soléo Services, Sol Environnement,
Kidova, Geovariance, Phytorestore, Biobasic Environnement, IDDEA Ingénierie, etc.
n
Des groupes internationaux, pour certains très bien
positionnés sur les marchés mondiaux : filiales d’opérateurs de services à l’environnement européen (Seché
Environnement, Colas Environnement, Suez Environnement, Veolia, etc.), groupes du BTP (Bouygues,
Vinci, Ramery Environnement, etc.), acteurs spécialisés
(Serpol, Valgo, Silex International, Biogénie Europe,
etc.), ingénieristes (Artelia, Egis, Burgeap, Socotec,
Antéa France, etc.).
n
n Des bureaux d’études, au niveau ingéniérie : Apave,
Antéa Group, Burgeap, Bureau Veritas, etc.
Des start-ups : IVEA, etc.
La France dispose également d’un tissu de recherche
d’excellence, avec notamment le BRGM, l’Agence
de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie
(ADEME), le réseau RECORD, l’Institut national de
l’environnement industriel et des risques (INERIS),
les pôles de compétitivité AXELERA et TEAM2, le
Groupement d’intérêt scientifique sur les friches
industrielles (GIFSI) en Lorraine, le Département Génie civil et environnemental des Mines de Douai ou
encore l’Institut national de recherche agronomique
(INRA).
Position des acteurs français
Position des entreprises françaises dans
la compétition mondiale
Position des acteurs académiques français
dans la compétition mondiale
En position de leadership
En position de leadership
●
Dans la moyenne
Dans la moyenne
En retard
En retard
●