Se débarrasser de la glu

Jan 20, 2024

Au cours de la dernière décennie, les décharges à travers les États-Unis ont combattu une substance collante de type polymère appelée "goo noir" ou "flubber", qui peut obstruer les équipements vitaux et altérer les opérations de collecte des lixiviats et des gaz.

L'anomalie, principalement trouvée dans les décharges plus humides ou les sites qui acceptent les boues des usines de traitement des eaux usées, a déconcerté les scientifiques alors qu'ils tentent de comprendre ce qu'est le solide noir et d'où il vient.

Lors de la WasteExpo de cette année, qui se déroule du 1er au 4 mai à la Nouvelle-Orléans, les panélistes de la session, Gestion du lixiviat : une mise à jour sur "Flubber" et "Black Goo", discutent du matériau d'encrassement, de ses origines, des outils de prévention et d'assainissement et des mises à jour sur les recherches en cours.

Craig Benson, panéliste de la session et professeur émérite de génie civil, environnemental et géologique à l'Université du Wisconsin, a déclaré qu'il avait rencontré de la boue noire pour la première fois il y a environ 10 ans alors qu'il travaillait dans une décharge humide dans le sud-est.

Le site, qui avait reçu de nombreuses plaintes d'odeurs, avait du mal à maintenir les niveaux de lixiviat à un niveau bas en raison de tuyaux souvent bouchés. "Nous ne pouvions pas faire fonctionner les tuyaux; les pompes [étaient] constamment obstruées par ce truc noir et visqueux", a-t-il déclaré. "Essentiellement [les solides] se reconstruisaient tous les deux jours."

Benson a continué à trouver la présence de glu noire sur d'autres sites, l'incitant à enquêter plus avant sur le phénomène.

"Nous le verrions de plus en plus, la présence de ce matériau noir, visqueux et collant, différent de la matière biologique historiquement noire que nous connaissons tous", a-t-il déclaré. "C'était quelque chose de différent. Ce n'était pas seulement un biofilm, c'était un matériau différent."

Qu'est-ce que c'est?

Pour trouver une solution au problème, Benson a déclaré qu'il devait d'abord comprendre comment la substance se déplace dans les décharges et comment elle pénètre dans les systèmes de collecte des lixiviats.

À l'aide d'environ 30 échantillons prélevés dans des décharges municipales de déchets solides aux États-Unis, à Guam et à Porto Rico, les recherches de Benson ont révélé que, quel que soit l'emplacement d'une décharge ou la composition des matériaux, la plupart des échantillons ont les mêmes caractéristiques physiques : un matériau élastique et caoutchouteux avec une forte odeur. , ce qui peut probablement être attribué aux composés de sulfure apposés sur la "substance collante".

Pour identifier davantage la substance, Benson a utilisé la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) pour examiner la liaison chimique et la structure chimique des échantillons de goo noir. Avec FTIR, un faisceau ultra-infrarouge est envoyé dans l'échantillon, où certaines longueurs d'onde sont absorbées et d'autres non. Un capteur mesure ce qui est réfléchi, créant ainsi une "empreinte digitale" de la composition du matériau.

En examinant des échantillons de boue noire provenant de 17 décharges américaines différentes, Benson a déclaré qu'ils avaient tous "essentiellement le même spectre FTIR et… le même type de liaison".

Il a également remarqué que les liaisons étaient similaires aux polymères à base d'acrylate, qui, selon lui, sont omniprésents dans le monde d'aujourd'hui.

En plus du FTIR, Benson a utilisé l'analyse gravimétrique thermique (TGA) pour étudier la composition de la pâte noire. "Nous avons fait une TGA très simple, une analyse gravimétrique thermique, [où] je prends un échantillon, je le mets dans un four, j'augmente la température et je mesure la masse au fur et à mesure qu'elle chauffe. Essentiellement, je brûle parties de cet échantillon au fil du temps. »

Au cours de ce processus, Benson a déclaré avoir reconnu une distinction clé qui l'a amené à croire que les échantillons pourraient être un polymère commercial.

"[Le] poids de l'échantillon [était] diminuant avec le temps, … donc c'est essentiellement de l'eau qui est extraite, puis elle s'effondre. Et puis elle continue de diminuer davantage", a déclaré Benson en décrivant un graphique de l'analyse TGA. "Cette chute se situe dans la plage de décomposition du polymère; c'est un polymère synthétique. Ce n'est pas un matériau naturel."

Dans la plupart des polymères commerciaux, tels que le polyacrylate, Benson a déclaré qu'il devrait être possible de "prendre cette substance hydratée et gluante, de la sécher et de la rendre solide, puis je peux la remouiller et elle devrait se reformer comme avant".

Ce faisant, Benson a découvert que la « substance noire » de la glu noire se détachait, laissant derrière elle une glu ressemblant à de la gélatine – un phénomène courant lors des tests de polymères synthétiques.

En comparant les résultats aux polyacrylates courants, ainsi qu'à certains produits commerciaux contenant la substance, Benson a déclaré que les résultats FTIR étaient presque identiques. Les articles ménagers qui contiennent souvent des polyacrylates sont les couches, les tampons à viande, les tampons hygiéniques, les tampons pour animaux de compagnie et les agents de déshydratation. Les usines de traitement des eaux usées utilisent aussi parfois des polymères solubles pour éliminer les solides en suspension et/ou les contaminants de l'eau.

Avec une idée plus confiante de ce qu'est la glu noire, Benson essaie maintenant de créer une définition et des paramètres clés pour la substance.

"Une chose que nous voyons avec certitude, c'est que tous les matériaux qui ont une structure chimique similaire ont généralement au moins 45% de contenu organique", a-t-il déclaré. "Si c'est moins de 45 [percent], il est peu probable que ce soit ce genre de goo noir avec ce matériau en polyacrylate."

Efforts de remédiation

Progressive Environmental Services, basée à Gaffney, en Caroline du Sud, est entrée dans le domaine des services environnementaux en 2019 après avoir principalement travaillé avec la marine américaine sur les services de nettoyage chimique des canalisations.

La société a principalement travaillé sur les problèmes d'entartrage dans les conduites de lixiviat jusqu'à ce que les clients lui présentent des problèmes liés à la boue noire, explique le panéliste Steve Carl, fondateur et président de Progressive Environmental.

Après quelques rencontres avec la substance, Carl a déclaré qu'il avait conclu qu'elle était "complètement insoluble dans l'eau. C'est un matériau de goudron noir". En apprenant que le goo flotte dans l'eau, il a déclaré que son entreprise avait trouvé un moyen de nettoyer les tuyaux obstrués par la matière.

"Je pense que parce que le goo flotte et que la 'taffy' flotte, je ne pense pas que les polymères migrent vers le bas. Je pense qu'à mesure que les niveaux de lixiviat augmentent, ils soulèvent les polymères et créent cette couche sur laquelle flotter. le haut du lixiviat qui est perché à l'intérieur de la décharge », a-t-il déclaré.

En utilisant une méthode de nettoyage à base de mousse, Carl a déclaré que la réaction de la mousse pousse l'accumulation de boue noire verticalement à travers les tuyaux perforés d'un système de collecte des lixiviats. La distance à laquelle le goo est poussé horizontalement est limitée par la réaction générée, a-t-il ajouté.

Lorsque vous travaillez avec un nouveau site d'enfouissement, Progressive Environmental ferme d'abord complètement le système de collecte des lixiviats. Le personnel laisse ensuite le système cycler pour voir à quelle vitesse le lixiviat arrive par rapport à la vitesse à laquelle le système pompe.

"Je vais vous dire, presque tout le temps, nous verrons vos pompes se vider, et quelque part entre 20 et 40 secondes, nous allumons [le système] et puis il leur faut plus d'une heure, parfois deux heures pour se recharger, " dit Carl. "Cette pompe pompe 50 gallons par minute, elle a pompé en 30 secondes pour des calculs faciles, cela signifie que je viens de déplacer 25 gallons d'un tuyau de 10 pieds par 18 pouces qui déplace 130 gallons.

"J'en ai retiré 25 gallons et la pompe a fait un cycle. Et puis il a fallu deux heures pour remplir ces 25 gallons - quelque chose bouche ces perforations. Une maintenance planifiée pour l'intégrité du système vaut mieux qu'une solution de crise."