Projet cofinancé ANR-PRECODD d'une durée de 4 ans (2009-2013)

Projet de recherche, FLUXOBAT est le développement d’outils optimisés pour l’évaluation des transferts de composés organiques volatils depuis une source dans le sol vers l’air atmosphérique et l’air intérieur des bâtiments.

Les évaluations des risques pour la santé liées à la présence de polluants organiques volatils dans le milieu souterrain sont réalisées sous la pression d’une réglementation de plus en plus attentive à cette problématique (circulaires de gestion des sites et sols pollués du ministère en charge de l’environnement parues en 2007).

La part prépondérante de l'exposition, liée au transfert des polluants vers l'air intérieur des bâtiments, présente des difficultés d'estimation liées à la représentativité des mesures et à l'inadéquation des outils de modélisation (des écarts de plusieurs ordres de grandeur sont couramment observés entre le résultat d’un modèle et les mesures).

Le traitement déterministe complet de cette problématique est particulièrement délicat en raison de la complexité des mécanismes d’écoulement et de transport dans les compartiments sol/béton/air intérieur du bâtiment et de la forte variabilité spatio-temporelle des paramètres.

Le projet FLUXOBAT a pour objectifs de lever les verrous scientifiques (rôles respectifs de la convection, diffusion, effet d'échelle, etc.) et méthodologiques (prise en compte des hétérogénéités du milieu et du polluant, variations temporelles des mesures, couplage des transferts sol/béton/bâtiment, etc.). Pour ce faire, des moyens expérimentaux seront mis en oeuvre à trois échelles de mesure (laboratoire, sites pilotes, site industriel), visant une meilleure compréhension des mécanismes en jeu et l'amélioration des protocoles de mesure et des méthodologies de modélisation.

Le projet FLUXOBAT consiste ainsi à développer une méthodologie robuste d’estimation des transferts des composés organiques volatils (hydrocarbures pétroliers, organo-chlorés aliphatiques, etc.) du milieu souterrain vers l’air intérieur des bâtiments.

Le projet a pour ambition d’apporter aux acteurs de la gestion des sites pollués (marché potentiel de plusieurs milliers de sites en France) des méthodes et outils permettant de mener de façon plus fiable les évaluations de transfert et de risques sanitaires associées au transport des polluants volatils des sols vers les bâtiments. La sécurisation de ces évaluations devrait se traduire par une gestion plus efficace et plus durable des pollutions de sols (respect des objectifs sanitaires réglementaires de plus en plus contraignants dans l’air intérieur des bâtiments, diminution des volumes de sols excavés et traités hors site).

Les livrables du projet, comprenant un guide méthodologique (mécanismes à prendre en compte, protocoles de mesures et de modélisation, recommandations pour l’interprétation des données, etc.) et un rapport final (Etat de l’art et principaux résultats des travaux menés) seront largement diffusés aux acteurs de la gestion des sites pollués (bureaux d’études, entreprises de travaux, administrations, institutionnels, maîtres d’ouvrages, laboratoires de recherche, etc.) au travers de publications, conférences, réseaux et associations professionnels dont les partenaires du projet sont membres.

Les évaluations des risques pour la santé liées à l’existence de pollutions dans le milieu souterrain sont réalisées en France et en Europe de plus en plus fréquemment. Dans le cadre de ces études en présence de composés organiques volatils (COV), une part importante des expositions, et donc des risques sanitaires, est induite par la volatilisation des COV vers l’air intérieur des bâtiments.

Actuellement en France, ces études sont réalisées en référence à des guides méthodologiques qui ont été modifiés en 2007 par le Ministère en charge de l’environnement. Les investigations et mesures réalisées dans le cadre de ces études s’appuient également sur des référentiels normatifs (X31-620, NF en ISO 10381-7 pour l’air du sol, X43-404 pour l’air intérieur, FDX31-611, NF en ISO 10381-1 à 3 pour les sols, etc.). Elles reposent soit sur des mesures de concentrations dans l’air si le site est construit soit sur des estimations prédictives des concentrations dans l’air. Dans ces deux cas des incertitudes fortes peuvent conduire à la mise en œuvre de solutions extrêmes en termes de travaux de dépollution ou inversement à des mesures inadaptées aux risques sanitaires effectifs.

Ces incertitudes dans l’estimation du risque sanitaire peuvent être induites par la méconnaissance :

• des hétérogénéités du milieu poreux ou du polluant, de l’extension de la zone source (phase organique), des transferts entre les phases gazeuses, dissoutes, adsorbées et organiques ;
• des flux vers l’air : hétérogénéités de la fissuration des dallages, réactions entre les vapeurs de COV et le dallage, mécanismes de transfert spécifiques, etc.
• dans l’air atmosphérique ou intérieur du bâtiment : de l’impact de la perméabilité des dallages sur le transfert de polluants gazeux venant du sol sous-jacent, des régimes de ventilation du bâtiment, de sa constitution et des hétérogénéités thermiques ;
• des conséquences liées à la présence de gradients thermiques dans les différents milieux.

A ces incertitudes s’ajoutent la prise en compte des changements d’échelles des différents mécanismes en jeu dans les compartiments zone non saturée, dalle béton et air, ainsi que la variabilité temporelle des transferts à l’échelle inter-annuelle (température, pression atmosphérique) et pluri-annuelle (évolution dans le temps de la pollution).

La valorisation des acquis du projet sera facilement accessible aux acteurs de la gestion de sites pollués et à la communauté scientifique par la réalisation d’un guide méthodologique (phénomènes qu’il convient de modéliser, recommandations pour les mesures et observations sur site, recommandations pour les paramètres d’entrée des modèles et la gestion des calculs réalisés, méthodologie de modélisation) et d’un rapport final présentant l’Etat de l’art et les principaux résultats des travaux menés.

• Poster Fluxobat

• Programme PRECODD

(PRogramme ECOtechnologies et Développement Durable (PRECODD)
http://www.agence-nationale-recherche.fr

• ADEME

Etablissement public à caractère industriel et commercial, placé sous la tutelle conjointe des ministères en charge de l'Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche et de l'Économie, des Finances et de l'Industrie.

L'ADEME participe à la mise en oeuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et du développement durable. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l'agence met à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public, ses capacités d'expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la mise en œuvre et ce, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit.

www.ademe.fr

• BURGEAP

Coordinateur du projet

Ingénierie de l'environnement depuis 65 ans, BURGEAP invente, conçoit et met en œuvre des solutions pratiques pour le développement durable.

www.burgeap.fr

• CSTB

Acteur public indépendant au service de l'innovation dans le bâtiment, le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) exerce quatre activités clés – recherche, expertise, évaluation, diffusion des connaissances – qui lui permettent de répondre aux objectifs du développement durable pour les produits de construction, les bâtiments et leur intégration dans les quartiers et les villes. Le CSTB contribue de manière essentielle à la qualité et à la sécurité de la construction durable grâce aux compétences de ses 850 collaborateurs, de ses filiales et de ses réseaux de partenaires nationaux, européens et internationaux.

www.cstb.fr/

• INERIS

L’Institut National de l’EnviRonnement Industriel et des RisqueS a pour mission de contribuer à la prévention des risques que les activités économiques font peser sur la santé, la sécurité des personnes et des biens, et sur l’environnement. Il mène des programmes de recherche visant à mieux comprendre les phénomènes susceptibles de conduire aux situations de risques ou d’atteintes à l’environnement et à la santé, et à développer sa capacité d’expertise en matière de prévention. Ses compétences scientifiques et techniques sont mises à la disposition des pouvoirs publics, des entreprises et des collectivités locales afin de les aider à prendre les décisions les plus appropriées à une amélioration de la sécurité environnementale.

www.ineris.fr

• TERA ENVIRONNEMENT

TERA Environnement est un laboratoire spécialisé dans l’analyse des contaminations chimiques, fort d’une expérience de 10 ans. L’entreprise intervient dans les domaines de la chimie, de l’ultra propreté et de l’environnement, et travaille depuis ses débuts avec les acteurs les plus importants des hautes technologies.

www.tera-environnement.com/

• IMFT

L’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) est une unité mixte de recherche associant le CNRS, l’INP de Toulouse et l’Université Toulouse 3. Fort d’environ 200 personnes (65 chercheurs et enseignants-chercheurs, 35 personnels d’appui à la recherche, 80 doctorants et 20 post-doctorants) il représente l’un des plus forts potentiels de recherche et de formation avancée français voire européen dans le domaine de la mécanique des fluides, tant par sa taille que par le spectre des thématiques de recherche qui y sont abordées et des champs d’application qu’elles recouvrent.

www.imft.fr/

• LHYGES

Le Laboratoire d’HYdrologie et de GEochimie de Strasbourg (UMR7517 du CNRS) a été créé le 1er janvier 2009 par regroupement de plusieurs équipes qui se complètent. L’objectif général de l’UMR est de produire des connaissances, des théories et des méthodes permettant de caractériser, de comprendre et de quantifier le fonctionnement des hydrosystèmes continentaux et leurs évolutions perturbées ou non par les actions anthropiques.

http://lhyges.u-strasbg.fr/

• Grand LYON

Depuis 1990, la communauté urbaine de Lyon a pris le nom de Grand Lyon et intervient dans de nombreux domaines qui affectent la vie quotidienne de ses habitants, notamment la voirie, la propreté mais aussi les transports ou la gestion de l'eau.

www.grandlyon.com/

Articles

• Cotel S., Schäfer G., Barthes V., Baussand P., 2011. Effect of density-driven advection on trichloroethylene vapor diffusion in a porous medium. Vadose Zone Journal, sous presse.
• Schäfer G., Razakarisoa O. Dridi L., Friedmann P., Nsir K., Pollet I., 2009. Sensibilité de la ressource en eau aux pollutions : exemple des composé organo-chlorés en aquifère poreux. Forum REALISE, 26 et 27 mars 2009, Strasbourg .
• Cotel S., Barthes V., Schäfer G., Baussand P., 2009. Transfert gazeux de trichloréthylène en colonne de sol avec un profil de teneur en eau hydrostatique : expériences & simulations, Journées d’Etude sur les Milieux Poreux, 21-22 octobre 2009, Orsay,  (Poster)
• Marzougui S., Dridi L., Schäfer G., 2010. Quantification du flux vertical des vapeurs de solvants chlorés en zone non saturée d'un aquifère poreux : étude numérique de la compétition entre la diffusion moléculaire et la convection générée par des gradients de densité et de pression. Journées d’étude sur les milieux poreux, séance poster, Nancy, 20 et 21 octobre 2010.
• Cotel S., Barthes V., Schäfer G., Baussand P., 2011. Influence of density-driven advection on trichloroethylene vapor diffusion in a low water saturated porous medium: experiments and modeling. Poster session "Multiphase flow in porous media", 29 - 30 March 2011,Bordeaux.
• Marzougui S., Schäfer G., Cotel S., Razakarisoa O., 2011. Experimental study of the influence of vapor density and pressure gradient on the vapor flux of Trichloroethylene in the unsaturated zone. Geophysical Research Abstracts Vol. 13, EGU2011-8713, 2011, EGU General Assembly 2011, Vienna.
  

Poster

Indoor Air 2011

Présentation du projet

Journée du ministère sur les nouveaux outils en gestion des sites pollués, 2009
Pollutec 2010
Journée ECOTECH Nancy, 2010