ED Sciences et environnements
Caractérisation multi-échelle, suivi innovant et optimisation des stratégies de remédiation des LNAPL en milieux poreux hétérogènes
par Radjiv BEWI KOMESSE (Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Auditorium ENSEGID, Allée Fernand Daguin, 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Olivier ATTEIA - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Mariem KACEM - Maîtresse de conférences - Centrale Lyon-ENISE - Rapporteur
- Yves MEHEUST - Maître de conférences - Géosciences Rennes - Examinateur
- Antonio RODRíGUEZ DE CASTRO - Directeur de recherche - I2M - UMR CNRS 5295 - CoDirecteur de these
- Irina PANFILOVA - Professeur des universités - École Nationale Supérieure de Géologie (ENSG) - Examinateur
- Dorian DAVARZANI - Ingénieur de recherche - BRGM - Rapporteur
Les hydrocarbures légers non aqueux (LNAPL), tels que l'essence, le diesel ou le kérosène, largement utilisés dans l'industrie, constituent une source persistante de contamination des sols et des eaux souterraines, généralement liée à des fuites de réservoirs ou à des déversements accidentels. Leur comportement complexe dans les milieux poreux, influencé par l'hétérogénéité géologique, les propriétés physico-chimiques et les fluctuations de la nappe, rend leur remédiation particulièrement délicate. Les techniques classiques (pompage/écrémage, extraction multiphase, flushing, etc.) présentent depuis plusieurs décennies des rendements limités, avec une récupération rapidement asymptotique et des durées de traitement souvent incompatibles avec les objectifs de gestion. Dans ce contexte, la thèse vise à mieux comprendre les mécanismes contrôlant la mobilité des LNAPL, à travers une caractérisation approfondie des sols impactés, et à optimiser les stratégies de traitement via une approche intégrée combinant suivi in situ innovant et contrôle hydraulique de la zone traitée. La première phase consiste en une analyse critique de l'efficacité des techniques de remédiation des LNAPL. Cette revue identifie plusieurs verrous majeurs : le piégeage capillaire en milieux hétérogènes, l'absence de critères opérationnels pour le changement de technologie, les incertitudes liées à la transmissivité du produit et l'impossibilité d'une extraction totale. Ces limites soulignent la nécessité de développer de nouveaux outils méthodologiques et expérimentaux pour mieux évaluer la dynamique de récupération et guider le choix des traitements. La deuxième partie propose une caractérisation multi-échelle des sols, combinant microtomographie 3D aux rayons X (µ-CT) et chromatographie en phase gazeuse (CPG). Cette approche permet de visualiser directement la répartition des ganglions d'hydrocarbures dans la matrice poreuse, d'en évaluer la connectivité, la taille et le degré de piégeage. Ces résultats apportent une compréhension fine de la mobilité résiduelle et constituent une base essentielle pour prédire la transmissivité du LNAPL et dimensionner les traitements. La troisième contribution majeure est le développement d'un outil de suivi in situ basé sur l'imagerie de fluorescence UV (UVIF). Cette technique innovante offre une visualisation spatio-temporelle rapide et non destructive de la présence d'hydrocarbures dans le sous-sol au cours d'un traitement. L'UVIF permet un suivi quasi temps réel des variations de saturation et une quantification directe de l'efficacité des procédés, constituant un progrès méthodologique significatif pour comparer différentes stratégies de remédiation en conditions réelles. Enfin, la dernière partie présente un essai in situ combinant l'injection de xanthane et de tensioactif afin de maximiser la récupération du LNAPL tout en maîtrisant la zone d'influence. Le xanthane assure un confinement hydraulique limitant les écoulements préférentiels, tandis que le tensioactif mobilise la phase libre par réduction de la tension interfaciale. Le suivi couplé par UVIF et mesures hydrauliques a permis de caractériser la dynamique du traitement. Les résultats montrent que cette combinaison améliore significativement la dispersion du tensioactif dans la zone ciblée, tout en évitant un afflux d'eau, démontrant son intérêt opérationnel en milieux hétérogènes. Au-delà des résultats spécifiques, cette thèse apporte des contributions scientifiques, méthodologiques et opérationnelles majeures : une meilleure compréhension du comportement des LNAPL, le développement d'outils innovants de caractérisation et de suivi, et la démonstration de stratégies de remédiation plus efficaces et mieux contrôlées, contribuant à une gestion plus durable des sites contaminés et des ressources en eau souterraine.