Évaluation de la mobilité des polluants issus des cendres de biomasse

LGCgE est un laboratoire composé d’équipes de chercheurs de plusieurs établissements de la région Hauts de France, le Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement propose des recherches pluridisciplinaires pour répondre aux problématiques posées par la construction, l’aménagement durable, la sécurité des ouvrages et des infrastructures, la gestion rationnelle de l’énergie, la protection des ressources naturelles, la gestion des sites contaminés et la biodiversité.

Les recherches de l'équipe ER 3 – Matériaux béton et composites concernent le développement et l’utilisation d’outils expérimentaux et numériques pour la formulation et la caractérisation des matériaux. Les travaux reposent sur une forte pluridisciplinarité et concernent principalement les sciences des matériaux du génie civil.

Contexte

La combustion de biomasse génère en France plus de 245 000 tonnes de cendres par an, épandues en agriculture pour 70 à 80 % et enfouies pour le reste. Leur valorisation comme substitut cimentaire, filler ou granulat dans les bétons constitue une voie prometteuse, mais certaines cendres présentent des teneurs en éléments traces métalliques (ETM) et en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) supérieures aux valeurs limites fixées pour l’épandage. La teneur totale ne suffit toutefois pas à statuer sur l’innocuité d’une cendre incorporée dans une matrice cimentaire : c’est la mobilité des polluants qui conditionne le risque réel du matériau durci. Vérifier leur piégeage effectif dans la matrice durcie, par des essais de lixiviation, constitue un préalable à toute valorisation industrielle.

Programme de travail

L’objectif de ce stage est d’évaluer le comportement à la lixiviation de mortiers incorporant des cendres de biomasse. Les différentes étapes de ce stage sont les suivantes :

• Réaliser un état de l’art sur la lixiviation des matériaux cimentaires incorporant des cendres de biomasse.
• Formuler et fabriquer des mortiers intégrant différentes cendres de biomasse en substitut cimentaire, filler ou granulaire.
• Caractériser les propriétés physiques et mécaniques des mortiers obtenus (résistance, porosité, microstructure).
• Réaliser les essais de lixiviation sur les matériaux durcis, puis quantifier les ETM et les HAP dans les lixiviats.
• Relier le comportement à la lixiviation à l’origine et à la classe des cendres incorporées.
• Synthétiser les résultats sous la forme d’un rapport écrit, d’un article et d’une présentation orale.

Ce stage se déroulera dans l’équipe de recherche ER3 « Matériaux Béton et Composites » du laboratoire LGCgE sur le site de l’IUT de Béthune pour une durée de 6 mois. Ce sujet de stage est proposé dans le cadre du projet CPER MANIFEST MOBICEN (Évaluation de la MOBIlité des polluants issus des CENdres de biomasse), en collaboration avec l’UCEiV (ULCO). Des déplacements seront à prévoir entre Béthune et Dunkerque pour les analyses.

• Dernière année de Master (M2) ou d’école d’ingénieur, en génie civil, sciences des matériaux ou sciences de l’environnement.
• Intérêt pour l’expérimentation, curiosité scientifique, rigueur et autonomie. Des connaissances en caractérisation des matériaux de construction et/ou en chimie analytique environnementale seront appréciées.
• Bonne communication (orale et écrite) en français, capacité d’analyse et restitution lors de réunion.
• Le stage comporte des activités expérimentales en laboratoire (manutention de matériaux, utilisation d’équipements d’essais).