L’incinération des déchets ménagers permet de réduire leur volume tout en assurant une production d’énergie. Cependant cette technique se heurte à des obstacles liés à la durabilité des matériaux, notamment au niveau de la résistance à la corrosion des tubes des échangeurs de chaleur. Cette corrosion est due à l’association de cendres riches en éléments chlore et soufre et des gaz de combustion contenant des agents agressifs tels que HCl, SO2 et les chlorures alcalins et de métaux lourds. Ils subissent également de l’érosion par les cendres volantes transportées par les gaz de combustion. Un pilote permettant de réaliser, des essais de corrosion des matériaux utilisés dans les incinérateurs en présence de gaz et de cendres corrosifs a été construit. L’originalité de ce dispositif porte sur la reproduction du gradient de température rencontré à l’interface fumées/tube/vapeur d’eau (Tfumées ? Tmétal) et de la vélocité des gaz et des particules. Un plan d’expériences faisant intervenir les principaux paramètres influant sur la corrosion : Tfumées, PHCl, PSO2 et la composition de la cendre a été établi. Les paramètres de dégradations considérés sont la vitesse de corrosion et la caractérisation des produits de corrosion. Les résultats obtenus a conduit à l’indentification de deux mécanismes de corrosion : à basse température, la cinétique de dégradation du matériau est principalement régie par une attaque gazeuse (PHCl favorise la corrosion contrairement à PSO2 qui a effet inhibiteur) alors qu’à haute température, ces dernières sont essentiellement dues à la formation de phases fondues. Enfin, la teneur en chlorures dans les cendres augmente la corrosion. / Municipal Solid Waste Incineration (MSWI) allows reducing the disposal volume and creates energy from a waste source. Waste to Energy (WTE) plants are equipped with heat exchangers that recover the heat produced from burning solid waste through metallic tubes inside steam circulates. The municipal solid waste combustion generates highly corrosive flue gas containing species like HCl, SO2, alkali and metals chlorides and ashes containing alkali chlorides and sulphates. Moreover, velocity of flue-gas containing ashes can influence the tube degradation. An innovative laboratory-scale corrosion pilot, which reproduces MSWI boilers conditions, was built. The temperature gradient at flue-gas/tube interface and the velocity of flue-gas throughout the tubes are reproduced. This way, the material degradations are simulated, as realistic as possible. The main parameters responsible of the materials corrosion were studied and controlled: temperature difference between gases and metallic tube, partial pressure of HCl and SO2 and ash composition. In order to evaluate the material degradation during the corrosion tests, some parameters were carefully observed: corrosion rate, identification of the corrosion products and the thickness of different corrosion layers. The analysis of the results led to the identification of two corrosion mechanisms: at low temperature the corrosion is caused by the gas phase (high amounts of HCl increase corrosion rates, while SO2 contents tend to reduce), at high temperature the corrosion is caused by the action of melted phases. Finally, results showed that the corrosion rate is enhanced by the presence of alkali chloride in the ashes.

Le crassier du site MetalEurop (Noyelles-Godault) a accueilli des scories de première fusion entre les années 1936 à 2003. Il est actuellement constitué de 4 millions de tonnes de ces matériaux générés par les deux procédés pyrométallurgiques les plus usités dans le monde pour la production du plomb et du zinc : le procédé Lead Blast Furnace (LBF) et le procédé Impérial Smelting Furnace (ISF). L'utilisation de ces scories en tant que matériau de substitution dans les ciments et dans les routes a été envisagée et a fait l'objet de recherches, mais présente des risques environnementaux, c'est-à-dire, essentiellement la dissémination de polluants (Pb et Zn) / Primary smelting slags, known as Lead Blast Furnace (LBF) and Imperial Smelting Furnace (ISF), were generated by the former pyrometallurgical industries located in Noyelles-Godault, Northern France. Following its closure in 2003, 4 million tons of primary slags have been landfilled as a heap in the vicinity of the Deûle River, near the industrial basin of Nord-Pas-de-Calais. These slag materials are often enriched in particular metals (Pb, Zn) that can be released into the environment through alteration processes and leaching. Many biological and chemical processes might take place within these tailings and thus affect significantly the slag weathering. Predicting the environmental impact of these wastes requires an understanding of the mineral-water interactions as well as the influence of the biological activities (the involvement of microorganisms). Thus, this research is designed to simulate the natural weathering of slag by simulating different weathering conditions with or without the involvement of the microorganisms as well as by varying several chemical parameters. Chemical weathering of both LBF and ISF slags was studied by as a function of pHs (4, 5.5, 7, 8.5 and 10) as well as under two atmospheres (open air and nitrogen). Significant amounts of Ca, Fe and Zn were released under acidic conditions (pH 4) with a decrease towards the neutral to alkaline conditions (pH 7 and 10) for both slags. The concentrations of all elements increased gradually after 216 h compared to initial 24 h of leaching period. The presence of oxygen under open-air atmosphere not only enhanced oxidative weathering but also encouraged formation of secondary oxide and carbonate phases. In addition, Zn dissolution was related to extremes zinc isotopic signatures in the leachate; heavier δ66Zn values at low pH than at high pH for both slags under open-air atmosphere. On the other hand, bioweathering of both slags was studied in the presence of a pure heterotrophic bacterial strain (Pseudomonas aeruginosa) in a bioreactor operated in batch conditon as well as in a semi-flow through reactor with intermittent leachate renewal conditions. P. aeruginosa is shown to play a significant role in slags weathering by enhancing the leaching and solubility of Zn and Pb. In addition, the cumulative bulk release of dissolved Fe, Si, Ca and Mg doubled in the presence of bacteria, probably due to the release of soluble complexing organic molecules (e.g. siderophores). Bacterial biomass served as the bioadsorbent for Pb, Fe and Zn as 70-80% of Pb and Fe, 40-60% of Zn released are attached to and immobilized by the bacterial biomass. Oxides, hydroxides and carbonates were predicted as secondary phases during chemical weathering of slags whereas carbonates and phosphates were dominant phases during bioweathering. These predictions were in agreement with the observations by Scanning Electron Microscopy (SEM) with Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM) analysis, and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis

L'objectif de ce travail est la mise au point de filtres garnis de laitiers d'aciéries destinés au traitement du phosphore (P) des eaux usées au sein de petites installations. Deux types de laitiers on été testés: laitiers de four à arc électrique (EAF), et laitiers d'aciérie de conversion (BOF). Une approche intégrée a été suivie, avec investigations à différentes échelles: (i) Des expériences en flacons ont été réalisées pour établir les capacités de rétention du P de laitiers produits en Europe, et ainsi sélectionner les échantillons les plus adaptés pour l'élimination du P; (ii)Des expériences en colonnes ont été menées pour étudier l'effet de divers paramètres, notamment la taille et la composition du laitier, sur les performances hydrauliques et épuratoires des filtres; (iii) Enfin, des expériences sur terrain ont été conduites afin d'évaluer les performances hydrauliques et épuratoires de deux unités démonstration conçues pour le traitement du P au sein d'un marais artificiel. Les résultats expérimentaux ont indiqué que le principal mécanisme d'élimination du P est lié à la dissolution du CaO des laitiers, suivie de la précipitation de phosphate de Ca et recristallisation en hydroxyapatite (HAP). Après 100 semaines d'alimentation avec une solution de P (concentration moyenne de P totale 10,2 mgP/L), les colonnes remplies de laitiers de petite taille (BOF6-12 mm et EAF 5-16 mm) ont retenu >98% du P total en entrée, tandis que les colonnes remplies de laitiers de grande taille (BOF 20-50 mm et EAF 20-40) ont retenu 56et 86% du P total en entrée, respectivement. Il apparaît que, plus la taille des laitiers est petite, plus la surface spécifique disponible pour la dissolution du CaO et pour l'adsorption des phosphates de Ca est grande. Les expériences sur terrain ont confirmé que les laitiers sont efficaces pour le traitement du P de l'effluent d'un marais artificiel (concentration moyenne du P totale 8,3 mg P/L). Sur une période de 85 semaines d'opération, de laitiers EAF ont retenu le 36% du P total en entrée, tandis que les laitiers BOF ont retenu le 59% du P total en entrée.L'efficacité de rétention du P apparaît augmenter avec la température et le temps de rétention hydraulique (HRT),très probablement parce que l'augmentation de la température et du HRT a favorisé la dissolution de la CaO et la précipitation de phosphate de Ca. Toutefois, il a été constaté que HRT >3 jours peuvent produire des pH élevés (>9), à la suite d'une excessive dissolution de CaO.Cependant, les résultats des unités démonstration ont montré que, à HRT de 1-2 jours, les filtres produisent des pH élevés seulement pendant les 5 premières semaines de fonctionnement, puis les pH se stabilisent en dessous de 9. Enfin, une équation de dimensionnement sur la base des résultats expérimentaux a été proposée.

Le travail présenté porte sur l’étude de la réactivité des scories de la métallurgie du cuivre et leur utilisation comme additions minérales actives en remplacement partiel au ciment. <p>Les scories étudiées appartiennent soit au système CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (Scorie A épuisée en métaux « lourds »), soit au système CaO-FeO-SiO2 (Scories B, C, D et E) avec des teneurs en MgO, Al2O3 et ZnO appréciables ainsi que des proportions en métaux « lourds », autres que le Zn, non négligeables (Cu, Co et Pb). A l’exception de la scorie A, toutes les scories étudiées peuvent être classées comme « déchets dangereux » pour l’homme et pour l’environnement, car elles sont riches en métaux « lourds ». <p>La R.D.Congo regorge des quantités énormes de ces scories qui occupent des grands espaces avec tous les risques de pollution qu’elles présentent. En général, pour gérer ces types des matériaux, plusieurs techniques peuvent être utilisées. Dans ce travail, nous nous sommes proposés d’utiliser ces scories comme additions minérales actives au ciment afin de stabiliser leurs métaux « lourds », de les éliminer de la nature et de leur donner une valeur économique. Une telle étude n’a jamais été réalisée en R.D. Congo. De ce fait, trois axes d’études expérimentales ont été mis en œuvre :<p><p>- une étude théorique de la réactivité des scories fondée sur leurs caractéristiques chimiques et structurales.<p><p>- une étude de la réactivité intrinsèque des scories réalisée dans différents systèmes (NaOH, Ca(OH)2 et ciment), à partir de leurs verres. La méthode qui a été utilisée consiste à suivre la disparition des exothermes de cristallisation des verres de scories, lors de l’hydratation, par analyse thermique différentielle (ATD). A l’issu de cette étude, nous avons trouvé que toutes les scories ont un potentiel hydraulique qui dépend de la nature et de la proportion en verres qui les composent ainsi que des types d’activateurs utilisés. Les verres les plus réactifs sont ceux qui contiennent une grande quantité en éléments structuraux basiques (Si2O76-, Si2O88-, etc.) et en cations modificateurs de réseaux (Ca2+, Mg2+, Al3+ et Zn2+). <p>Le ciment, utilisé comme activateur, constitue un des meilleurs composés qui permet une hydratation facile et rapide des différents types de verres à 25°C. Lors de cette hydratation, il s’établit des interactions entre les verres des scories et les phases anhydres et/ou hydratées du ciment qui affectent directement l’évolution de l’hydratation des phases du clinker ainsi que les propriétés mécaniques des pâtes durcies des mélanges « scories-ciments ». <p>Les produits issus de l’hydratation des scories et/ou du ciment (C-S-H) sont les phases qui permettent de « stabiliser» les métaux « lourds » par insertion dans leur structure. <p>Toutes les scories étudiées peuvent être valorisées comme ajouts au ciment. Cependant, cette valorisation sera plus rentable si la scorie est épuisée en éléments recherchés en métallurgie tels que le Cu, le Co, le Ge et le Zn, comme c’est le cas des scories A et E. <p> <p>- une étude des ciments à base des scories A et E a porté sur leur cinétique d’hydratation afin de corréler leurs processus d’hydratation à l’évolution de la microstructure et des propriétés mécaniques de leurs pâtes durcies. Les temps de prise de ces ciments ont aussi été déterminés. <p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’objectif de ce travail est la mise au point de filtres garnis de laitiers d’aciéries destinés au traitement du phosphore (P) des eaux usées au sein de petites installations. Deux types de laitiers on été testés: laitiers de four à arc électrique (EAF), et laitiers d'aciérie de conversion (BOF). Une approche intégrée a été suivie, avec investigations à différentes échelles: (i) Des expériences en flacons ont été réalisées pour établir les capacités de rétention du P de laitiers produits en Europe, et ainsi sélectionner les échantillons les plus adaptés pour l’élimination du P; (ii)Des expériences en colonnes ont été menées pour étudier l'effet de divers paramètres, notamment la taille et la composition du laitier, sur les performances hydrauliques et épuratoires des filtres; (iii) Enfin, des expériences sur terrain ont été conduites afin d’évaluer les performances hydrauliques et épuratoires de deux unités démonstration conçues pour le traitement du P au sein d’un marais artificiel. Les résultats expérimentaux ont indiqué que le principal mécanisme d'élimination du P est lié à la dissolution du CaO des laitiers, suivie de la précipitation de phosphate de Ca et recristallisation en hydroxyapatite (HAP). Après 100 semaines d'alimentation avec une solution de P (concentration moyenne de P totale 10,2 mgP/L), les colonnes remplies de laitiers de petite taille (BOF6-12 mm et EAF 5-16 mm) ont retenu >98% du P total en entrée, tandis que les colonnes remplies de laitiers de grande taille (BOF 20-50 mm et EAF 20-40) ont retenu 56et 86% du P total en entrée, respectivement. Il apparaît que, plus la taille des laitiers est petite, plus la surface spécifique disponible pour la dissolution du CaO et pour l’adsorption des phosphates de Ca est grande. Les expériences sur terrain ont confirmé que les laitiers sont efficaces pour le traitement du P de l'effluent d'un marais artificiel (concentration moyenne du P totale 8,3 mg P/L). Sur une période de 85 semaines d'opération, de laitiers EAF ont retenu le 36% du P total en entrée, tandis que les laitiers BOF ont retenu le 59% du P total en entrée.L’efficacité de rétention du P apparaît augmenter avec la température et le temps de rétention hydraulique (HRT),très probablement parce que l'augmentation de la température et du HRT a favorisé la dissolution de la CaO et la précipitation de phosphate de Ca. Toutefois, il a été constaté que HRT >3 jours peuvent produire des pH élevés (>9), à la suite d’une excessive dissolution de CaO.Cependant, les résultats des unités démonstration ont montré que, à HRT de 1-2 jours, les filtres produisent des pH élevés seulement pendant les 5 premières semaines de fonctionnement, puis les pH se stabilisent en dessous de 9. Enfin, une équation de dimensionnement sur la base des résultats expérimentaux a été proposée. / This thesis aimed at developing the use of electric arc furnace steel slag (EAF-slag) and basic oxygen furnace steel slag (BOF-slag) in filters designed to upgrade phosphorus (P) removal in small wastewater treatment plants. An integrated approach was followed, with investigation at different scales: (i) Batch experiments were performed to establish an overview of the P removal capacities of steel slag produced in Europe, and then to select the most suitable samples for P removal; (ii)Continuous flow column experiments were performed to investigate the effect of various parameters including slag size and composition, and column design on treatment and hydraulic performances of lab-scale slag filters; (iii)Finally, field experiments were performed to investigate hydraulic and treatment performances of demonstration scale slag filters designed to remove P from the effluent of a constructed wetland. The experimental results indicated that the major mechanism of P removal was related toCaO-slag dissolution followed by precipitation of Caphosphate and recrystallisation into hydroxyapatite (HAP).Over 100 weeks of continuous feeding of a synthetic Psolution (mean inlet total P 10.2 mg P/L), columns filled with small-size slag (6-12 mm BOF-slag; 5-16 mm EAFslag)removed >98% of inlet total P, whereas columnsfilled with big-size slag (20-50 mm BOF-slag and 20-40mm EAF-slag) removed 56 and 86% of inlet total P,respectively. Most probably, the smaller was the size ofslag, the greater was the specific surface for CaO-slagdissolution and adsorption of Ca phosphate precipitates.Field experiments confirmed that EAF-slag and BOF-slagare efficient substrate for P removal from the effluent of aconstructed wetland (mean inlet total P 8.3 mg P/L). Overa period of 85 weeks of operation, EAF-slag removed 36%of inlet total P, whereas BOF-slag removed 59% of inlettotal P. P removal efficiencies increased with increasing temperature and void hydraulic retention time (HRTv),most probably because the increase in temperature and HRTv affected the rate of CaO dissolution and Caphosphate precipitation. However, it was found that longHRTv (>3 days) may produce high pH of the effluents(>9), as the result of excessive CaO-slag dissolution. However, the results of field experiments demonstrated that at shorter HRTv (1-2 days), slag filters produced pH that were elevated only during the first 5 weeks of operation, and then stabilized below a pH of 9. Finally, a dimensioning equation based on the experimental results was proposed.

Les sols sous contraintes que ce soit du point de vue charges polluantes comme avec les Métaux Traces (MT) ou bien du point de vue stress hydrique (perte des capacités de rétention menant à la désertification des sols) concernent de nombreux espaces du territoire national, de même que la région du pourtour Méditerranéen. Le nombre de sites pollués par des substances inorganiques affectant de larges espaces est en constante augmentation. Les stratégies pour leur rémédiation sont variées mais très peu envisagent la dépollution tout en restaurant les propriétés pédologiques des sols concernés. La rémédiation comme la restauration des capacités fertilisantes de sols pollués sont un enjeu international. Pour cela, la stratégie de cette étude porte sur le développement d’outils technologiques innovants basée sur la phytorémédiation assistée par des matrices duales de sols contaminés par des MT (Cuivre, Chrome, Arsenic). Ces matrices duales ont une action double concomitante en permettant une immobilisation ou un piégeage des MT tout en favorisant la repousse végétale ou la catalyse de la croissance végétale. Le piégeage peut se faire par l’apport d’amendement ayant des capacités d’échanges (généralement liées à l’existence de phase allophane et/ou d’un réseau poral important) et de rétention (liées au réseau porale et à l’existence de phases minérales type phosphates, silice amorphe, oxydes hydroxydes de fer-manganèse). L’élaboration, à partir de laitiers d’aciéries, d’une matrice susceptible d’adsorber des MT (aspect dépollution) tout en favorisant la pousse végétale (aspect amendement) nous a permis de tester ce produit de synthèse. La seconde originalité de cette étude est d’analyser le potentiel de ces matrices, non seulement à différentes échelles (du pot en passant par le stade mésocosme et jusqu’au champ), du point de vue impact écotoxique – dépollution de sols associé à une re-végétalisation. Cette dernière participe également au transfert des charges polluantes (MT) depuis l’amendement de synthèse ou du sol vers, et dans le réseau racinaire des radicelles et ainsi favoriser la réhabilitation des propriétés hydriques des sols par le développement d’un couvert végétale pérenne. On conjugue ainsi un apport dépolluant à celui de maintient de la potentielle anti-désertification grâce au développement de solutions innovantes respectueuses de l’environnement sur la base de technologie douce valorisant les co produits de l’industrie. / Soil contamination by trace elements is a widespread problem in many parts of the world. The accumulation of toxic metals in soil is mainly inherited from parent materials or inputs through human activities. In fact, one of the sources of soil contaminations is very important resulting from chemical widely used wood preservative industries in aquatic environments and storing the wood after treatment by chromated copper arsenate (CCA). Elements such as As, Cu, Cr, and Zn can be found in excess in contaminated soils at wood treatment facilities, especially when Cu sulphates and chromated copper arsenate (CCA) were used as a preservative against insects and fungi, which may result in soil phytotoxicity as well as toxic to plants, animals and humans. New techniques are being developed to remediate trace elements in contaminated soils such as phytoremediation and in situ stabilization. In situ stabilization technique or in situ immobilisation is one of the common practices for reducing negative effects of metals and metalloids such as As, Cr, Cu, Pb, Cd and Zn in contaminated soils by adding amendments. Alkaline materials are usually added to acidic soils to improve soil chemical and physical properties and also to reduce the mobility and bioavailability of contaminant. Slag, which consists of calcium oxide, phosphorus oxide, silicon oxide, iron oxide, and other metal oxides, is an alkaline by-product of metallurgical processes or a residue of incineration processes. Slags have been successfully used to soil reclamation and soil fertiliser. It has been used as a soil additive to reduce various metals contaminated soil by precipitation and adsorption on the surface of metal oxide. The objectives of this Ph.D study were to evaluate the physical, chemical soil properties and the distribution of trace elements in contaminated soil. Also to evaluate the characteristics of two different slags samples, a basic slag (BS) and a basic slag phosphate (BSP) which are alkaline by-products of the French steel industry and which used as a soil amendments to improve soil properties and for the in situ immobilisation of copper and metals in chromated copper arsenate (CCA) contaminated soil.

Les rejets de la métallurgie du plomb à diverses époques ont été étudiés dans le district de Přibram en République tchèque. L'étude est basée sur une caractérisation détaillée (pétrographique, chimique, cristallochimique) de scories et laitiers et mattes et sur les processus de leur altération. Quatre principaux types de scories et laitiers ont été notamment étudiés : i) les scories médiévales (XIIIe siècle) issues de la fusion des minerais de Pb et d'Ag dans les bas-fourneaux de Bohutin (7km au SW de Přibram), ii) les laitiers âgés de 100 à 200 ans environ provenant du traitement des minerais à Přibram, iii) les laitiers du traitement premier des batteries automobiles par la trempe, iv) les laitiers actuels produits par technologie Varta dans l'usine métallurgique de Přibram. Les trois types de laitiers sont déposés sur les haldes à proximité de l'usine métallurgique de Přibram. Les méthodes de caractérisation physico-chimiques (DRX, MEB/EDS, ME) ont permis d'identifier les constituants majeurs des scories et laitiers : spinelle, mélilite, clinopyroxène, olivines, grenat, verre. Les métaux sont présents soit sous forme de mattes massives, soit sous forme de gouttelettes métalliques de taille variable (< 1mm-300mm) piégées dans le verre. De nombreuses phases sulfurées et métalliques ont été identifiées : galène, wurtzite, pyrrhotite, bornite, digénite, métaux natifs ainsi que différents composés intermétalliques de Sb, Sn, Ni, Cu, As et Fe.<br />L'étude de l'altération naturelle a révélé que les mattes sulfurées sont beaucoup plus réactives que les laitiers silicatés. La rareté des signes d'altération naturelle confirme la bonne stabilité des scories et des laitiers dans les conditions climatiques du site étudié. Deux types d'altération ont été identifiés en particulier dans les laitiers les plus anciens : i) lessivage du verre, ii) précipitation des phases secondaires de composition complexe dans les fissures ou à la surface des laitiers.<br />Deux types d'essais de lixiviation ont été menés à long terme (une année) : i : lixiviation de sections polies afin de déterminer le lessivage préférentiel des phases dans les conditions extrêmes, basiques et acides et complexantes et ii) lixiviation de poudres afin de déterminer l'évolution de transport des éléments dans la solution. Les essais de lixiviation ont été couplés à la modélisation thermodynamique (EQ3NR) qui a permis de déterminer la spéciation des éléments dans les solutions et le degré de saturation des lixiviats vis-à-vis des différentes phases solides. Les résultats du modèle thermodynamique ont été complétés par une détermination de phases néoformées utilisant les analyses : DRX, MEB/EDS et MET. Le code de calcul PHREEQC-2 a été employé pour une simulation d'adsorption de l'arsenic et d'autres éléments à la surface des oxy-hydroxydes de fer.<br />Pour les stockage de ce type de déchets, nous proposons un scénario à l'air libre qui permet une précipitation de cérusité et la formation d'oxy-hydroxydes de fer piégeant efficacement l'arsenic et d'autres éléments toxiques. Une technologie de trempe produit des laitiers non valorisables, fragiles et riches en verre, susceptibles de libérer des quantités importantes de plomb. Les essais de lixiviation montrent qu ‘une quantité significative de Pb et d'autres métaux est libérée en conditions complexantes organiques et dans des solutions extrêmement basiques saturées par un excés de chaux. Par conséquent, le stockage dans les sols riches en matière organique ou l'utilisation des laitiers comme ajouts dans les bétons, ne représentent pas les solutions favorables. La valorisation de ces laitiers comme granulats dans les constructions routières est recommandée, mais nécessite des études complémentaires.

Le curage des sédiments des cours d'eau est nécessaire pour limiter les risques d'inondations et permettre la navigation fluviale. A cause des activités humaines, les sédiments de curage sont souvent contaminés en métaux, ce qui rend leur gestion problématique. Dans ce contexte,la phytostabilisation, une technique de traitement consistant à utiliser des plantes et des amendements minéraux pour réduire la mobilité des métaux dans des matrices solides contaminées, a été testée sur un sédiment de curage prélevé à proximité d'une fonderie de zinc et contaminé principalement par cet élément. Les plantes (Agrostis tenuis et Festuca rubra) ont été cultivées en serre, dans des mésocosmes d'environ 40 kg, qui contenaient l'un des trois substrats suivants : sédiment, sédiment + hydroxylapatite et sédiment + amendement sidérurgique ; des mésocosmes témoins non-végétalisés ont été placés dans les mêmes conditions. L'objectif principal de ce travail était de caractériser l'évolution de la spéciation du zinc induite par deux ans de phytostabilisation. Dans un premier temps, les associations géochimiques du zinc dans les différents milieux ont été observées sur des lames minces à l'échelle du micromètre grâce à l'utilisation combinée de techniques de micro-analyse (MEB-EDS, μXSRF). La spéciation du zinc dans chacune de ces associations a ensuite été déterminée par spectroscopie EXAFS résolue latéralement (μEXAFS). Le traitement des spectres μEXAFS par analyse en composantes principales (ACP) a permis l'identification de la sphalérite (ZnS), de la gahnite (ZnAl2O4) et de la franklinite (ZnFe2O4), qui sont des minéraux primaires certainement d'origine anthropique, et de la ferrihydrite (oxyhydroxyde de fer mal cristallisé) zincifère, d'une association zinc-phosphate, d'un phyllosilicate zincifère et de l'hydrotalcite (oxyhydroxyde d'aluminium) zincifère. Dans un second temps, les espèces zincifères ainsi identifiées ont été quantifiées à l'échelle macroscopique par spectroscopie EXAFS sur poudre. Les spectres EXAFS ainsi obtenus ont été simulés par combinaisons linéaires des spectres EXAFS des espèces zincifères précédemment identifiées, ce qui a permis d'évaluer l'effet du traitement sur la spéciation moyenne du zinc. En deux ans, elle a évolué de façon significative dans les mésocosmes amendés non-végétalisés, puisque l'on observe une diminution de la proportion de ZnS, la phase zincifère initialement majoritaire dans le sédiment, et la néoformation d'un phosphate de zinc. L'évolution de la spéciation du zinc est spectaculaire dans les mésocosmes végétalisés (amendés ou non), puisque dans ce cas, ZnS a été totalement oxydée et d'autres phases zincifères, telles qu'un phosphate de zinc et un phyllosilicate zincifère et / ou de l'hydrotalcite zincifère, se sont formées. La gahnite et la franklinite n'ont été observées qu'à l'échelle microscopique et sont donc des phases minoritaires. L'étude de la surface des racines des plantes par MEB-EDS, μSXRF et μEXAFS a permis de mettre en évidence la présence de précipités d'oxydes de manganèse (birnessite) riches en zinc, et parfois en plomb et en cuivre. Cette espèce chimique a été observée uniquement à la surface des racines et représente probablement une contribution minoritaire au processus global de l'immobilisation du zinc. Au bout de deux années, la phytostabilisation a permis la formation de phases zincifères plus stables que ZnS dans les conditions atmosphériques d'un dépôt de surface, indiquant que le zinc présent dans le sédiment phytostabilisé est potentiellement moins mobile que dans le sédiment seul. Ainsi, dans notre cas, la phytostabilisation limiterait donc la dispersion du zinc dans l'environnement.

Les biodéchets tels que les boues de stations d’épuration ou les fientes de poules peuvent être utilisés pour l’amendement organique des sols. En Nouvelle-Calédonie, l’accroissement démographique a pour conséquence une augmentation de la production de ces déchets. Aussi, la gestion et le devenir de ces derniers est une problématique majeure pour les collectivités. D’autre part, il existe de nombreux sites dégradés liés à l’activité minière. Il s’agit notamment des sites miniers après exploitation, caractérisés par un substrat ultramafique, auxquels s’ajoutent les zones industrielles.L’objectif de cette thèse cherche à apporter des données sur la valorisation des biodéchets (boues d’épuration et fientes de poules) pour la restauration de sites dégradés. Trois types de site sont sélectionnés : un ferralsol non remanié, un ferralsol remanié par l’activité minière et un site industriel. A partir de ces études indépendantes, nous tenterons de répondre à l’opportunité de revégétaliser un site à partir du stock de graine du sol d’origine ou de végétalisé un site dépourvu de son sol d’origine par plantations. Sur ces 3 sites, il a été suivi les variables biométriques, chimiques des végétaux et les variables chimiques et physico-chimiques des substrats.Les résultats sont, dans l’ensemble, encourageants avec des effets très positifs sur la croissance végétale. La quantité de boue à apporter sera à moduler en fonction des objectifs à obtenir entre production végétale et diversité spécifique. La faible biodisponibilité des ETM du sol semble être favorable à l’épandage de biodéchets sur ces substrats spécifiques pour la réhabilitation des sites dégradés. / Biowaste like biosolids or poultry can be used for organic amendment of soils. In New Caledonia, the demographic development involves an increase in waste production and the management of these ones is highly important for local authorities. On the other hand, there are numerous degraded sites issued from mining activity. In particular mining sites after exploitation, characterized by an ultramafic substratum, and industrial sites The objective of this thesis consists to bring data on biowaste valorization (sewage sludge and poultry) for degraded sites restoration. Three kind of degraded sites are selected: a not-reorganized ferralsol, a ferralsol reorganized by the mining activity and an industrial site. From these independent studies, we try to evaluate the opportunity of revegetalization from the seed bank of the original soil, or vegetalized a site free of original soil by plantations. On these 3 sites, it was followed the biometric, chemical variables of the vegetal species and chemical and physico-chemical variables of the substrata. The results are encouraging, with positive effects on plant growth. The biosolids quantity should be modulating according to the objectives to obtain between plant production and specific diversity. The low bioavailability of the ETM seems to be favorable to the biowaste manuring of these specific substrata for the rehabilitation of the degraded sites.