L'Agence nationale de la recherche Des projets pour la science

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Ecotechnologies et Développement Durable (PRECODD)
Edition 2008


FLUXOBAT


Développement d'outils optimisés pour l'évaluation des transferts de COV depuis une source dans le sol ou la nappe vers l’air atmosphérique et l'air intérieur des bâtiments

Evaluation des transferts de COV des sols vers l’air intérieur et extérieur
Les transferts de COV des sols vers l’air intérieur et extérieur font intervenir des mécanismes physiques dont les dynamiques sont sensiblement différentes entre le sol, le soubassement (et plus particulièrement la dalle en béton) et l’air.

Contexte
En France, la gestion des sites et sols pollués repose sur le principe de gestion suivant l’usage, et se décline par les documents méthodologiques de février 2007 (modifiés en 2011) et les prestations encadrées par la norme NF X 31-620 (2011). En présence de composés organiques volatils (COV) dans les sols (hydrocarbures pétroliers, organo-halogénés aliphatiques et aromatiques, organo-solubles, etc.), leur transfert vers l’air et les concentrations induites dans l’air (et plus particulièrement l’air intérieur) constituent une part significative de l’impact du passif environnemental du site.
A côté de ce cadre de gestion, la dynamique des Lois Grenelle incite les collectivités à limiter l’étalement urbain et à renouveler la ville sur la ville. Dans ce contexte, la reconquête des friches urbaines constitue un enjeu important.
Enfin, la qualité de l’air que nous respirons constitue une préoccupation grandissante comme en témoignent la création de l’Observatoire de la Qualité de l’Air Intérieur (OQAI) en 2001 ou la réglementation émergente en France pour l’air intérieur.
Ainsi, la confiance dans l’évaluation de l’état de pollution du milieu souterrain, des mécanismes de transfert et des impacts dans l’air au travers de diagnostics et de modélisations constitue l’objectif des recommandations apportées par le projet. A partir de l’identification des verrous associés au dimensionnement des diagnostics, à leur mise en œuvre et à leur interprétation, les réponses techniques et méthodologiques présentées dans le guide méthodologique contribueront à une meilleure gestion de ces pollutions volatiles.

Contenu technique du projet
La compréhension des transferts a été conduite à trois échelles :
• A l’échelle du laboratoire (transferts en colonne de Trichloréthylène - TCE - gazeux à travers des sables surmontés d’un béton vieilli) qui s’intéresse plus particulièrement aux transferts à travers les bétons ;
• A l’échelle de deux plateformes expérimentales :
? le bassin SCERES du LHYGES ayant permis de comprendre les transferts de TCE gazeux au sein de la Zone Non Saturée (ZNS), vers l’air intérieur d’un volume réduit (caisson surmontant une dalle de béton vieillie de 1,6 m²) et vers l’air atmosphérique (inter-comparaison de différentes méthodes et dispositifs de mesures de flux) ;
? la maison expérimentale MARIA du CSTB sur laquelle des mesures d’abattement à travers la dalle ont été mesurés et des modélisations exploitées pour apprécier la variabilité spatiale dans l’air intérieur ainsi que l’interprétation d’expérimentations existantes ;
• A l’échelle d’un site atelier où une pollution concentrée en Perchloréthylène (PCE) est présente dans les sols. Les difficultés inhérentes aux hétérogénéités de sol, de dalle et de renouvellement d’air ont ici été interprétées à travers les diagnostics et modélisations conduites.
A chacune de ces échelles ont été mises en œuvre des outils de modélisation (numérique intégral, numérique découplé ZNS+dalle/air et analytiques 1D) et des outils de diagnostics permettant de lever les verrous techniques (faisabilité de diagnostics, représentativité des outils), et les verrous méthodologiques concernant d’une part le dimensionnement, la mise en œuvre et l’interprétation des diagnostics et d’autre part le choix des outils de modélisation et des paramètres nécessaire à leur mise en œuvre.

Résultats

Le guide méthodologique, relatif à l’évaluation des transferts de COV du sol vers l’air intérieur et extérieur, rédigé dans le cadre du projet de recherche FLUXOBAT, s’adresse à la maîtrise d’ouvrage de projets d’aménagement urbain, aux gestionnaires de parcs immobiliers, à l’administration ainsi qu’aux prestataires réalisant les études. Il a pour objet de fournir des outils et des méthodes pour diagnostiquer les sites, mesurer et modéliser les impacts associés.
Les recommandations formulées reposent sur la réglementation, les méthodes et normes existantes, ainsi que sur les enseignements des travaux menés. Elles concernent le dimensionnement, la mise en œuvre et l’interprétation des diagnostics et modélisations réalisées pour l’évaluation des transferts et des impacts.
Le site internet du projet (www.fluxobat.fr) présente les travaux réalisés, les articles et communications produites. Le guide méthodologique y est accessible.

Perspectives

A l’issue du projet et la production du guide méthodologique, les perspectives ouvertes concernent :
• la prise en compte dans l’évaluation des impacts de la biodégradation des COV dans la zone non saturée. En effet, dans FLUXOBAT, que ce soit à l’échelle des plateformes expérimentales ou du site atelier, l’inexistence de tels phénomènes n’a pas permis la formulation de recommandations spécifiques ;
• l’établissement des liens de causalité entre les facteurs d’influence (météorologiques, usages des bâtiments) et la variabilité temporelle et spatiale des concentrations dans les gaz du sol et dans l’air intérieur et extérieur. Au-delà des travaux réalisés, l’interprétation statistique des données acquises apportera un poids complémentaire aux recommandations formulées ;
• la mesure in situ de la perméabilité des soubassements à l’échelle de bâtiment ou à des échelles réduites représentatives. Dans le cadre du projet, l’échelle concernée est restée décimétrique, ne permettant pas d’intégrer les éventuels passages préférentiels tels que des réseaux, trappes, etc. ;
• la mesure in situ des flux convectifs et diffusifs à travers les soubassements ;
• la validité des dispositifs de prélèvements passifs des concentrations dans les gaz des sols. A l’heure actuelle, des travaux sont en cours sur le sujet.
Parallèlement, un retour d’expérience sur l’efficacité des mesures de gestion mises en place sur les bâtiments construits depuis une dizaine d’année et la pérennité de ces mesures de gestion constitue un axe de recherche qui s’intègre dans la volonté d’améliorer la gestion technique et économique de la problématique. Dans ce contexte, le développement de solutions passives (matériaux spécifiques) faisant obstacles aux transferts constitue une perspective majeure qui permettrait de répondre à cet enjeu de pérennité.

Productions scientifiques et brevets

Les productions scientifiques associées au projet sont disponibles sur www.fluxobat.fr.
Il est à noter que parmi les outils pouvant être déployés pour la mesure des paramètres physiques, une nouvelle méthode pour l’évaluation de l’ensemble des paramètres physico-chimiques du transfert des COV gazeux à travers un béton a été développée, elle fait l’objet d’un dépôt d’un brevet (Musielak M., Soeparno R., Marcoux M. et Quintard M., ref. 26253FR, déposé en juillet 2012).

Partenaires

PME

 CENTRE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE DU BATIMENT

 INSTITUT NATIONAL DE L'ENVIRONNEMENT INDUSTRIEL ET DES RISQUES

 INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE

PME

 UNIVERSITE DE STRASBOURG

Aide de l'ANR 912 431 euros
Début et durée du projet scientifique - 48 mois

Résumé de soumission

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 (nouvelles circulaires de gestion des sites et sols pollués du MEDAD 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.

 

Programme ANR : Ecotechnologies et Développement Durable (PRECODD) 2008

Référence projet : ANR-08-ECOT-0007

Coordinateur du projet :
SYLVIE Juliette TRAVERSE CHASTANET (BURGEAP)

Site internet du projet : http://www.fluxobat.fr/

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.