Évaluation des impacts environnementaux d'une technique de stabilisation des fondations routières par calcification chimique

«ABSTRACT: This research paper was prompted by a series of questions linked to the development of a technology for improving in-place soils. Indeed, a soil stabilization technique for road pavements, based on a calcification reaction, was developed within the Groupe de Recherche en Géotechnique (GRC) at Polytechnique Montréal. In addition to the geotechnical characteristics of treated soils and the benefits derived from this technology, it was necessary to address the environmental impacts associated with its implementation, in the short term, through leaching tests on treated soils, and in the long term, through a Life Cycle Assessment (LCA) on case studies. The development and elaboration of this study are being carried out in two phases, the first of which is the establishment of an experimental protocol for the evaluation of leach-treated soils. The latter is based on a protocol established by OECD/OCDE (2004), with a few contextual modifications. The protocol involves comparing samples of treated soil with samples of compacted granular soil, after leaching with neutral pH water solutions or acidic artificial rain solutions. Runoff water is collected directly and analyzed for major cations and anions. Chemical analysis results show an impact on resurgent water for the element "chloride". Concentrations were compared with the drinking water (EC) and surface water resurgence (RES) criteria of the MELCC's Guide d'intervention pour la protection des sols et réhabilitation des terrains contaminés, and with the groundwater quality criteria of the RQES. The RES criteria were exceeded by around 20% for chlorides, the origin of which was a major reagent in the treated soil, CaCl2. However, a number of factors must be taken into consideration when estimating the presence or absence of actual contamination, primarily the possible dilution factor in the environment, the hardness of the water and the molar ratio of the ions present, as well as the length of time the receptors of this contamination are exposed (Beaulieu et al., 2021; CCME, 2011a; Elphick et al., 2011). Moreover, the comparison to the EC criterion was only optional, and does not necessarily represent a real situation where private wells (for drinking water consumption) would be juxtaposed to a roadway. »

Résumé

«RÉSUMÉ: Ce mémoire de recherche a été mis en place à la suite d’un ensemble de questionnements liés au développement d’une technologie d’amélioration des sols en place. En effet, une technique de stabilisation des sols pour les chaussées routières, basée sur une réaction de alcification, a été élaborée au sein du Groupe de Recherche en Géotechnique (GRC) de Polytechnique Montréal. En complément des caractéristiques géotechniques rattachées aux sols traités et des bénéfices découlant de cette technologie, il était nécessaire d’aborder les impacts environnementaux associés à sa mise en œuvre, à court terme, au travers d’essais de lixiviation sur des sols traités, et à long terme, par le biais d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV) sur des cas d’étude. Le développement et l’élaboration de cette étude s’établissent en deux phases, la première étant l’établissement d’un protocole expérimental d’évaluation des sols traités à la suite d’une lixiviation. Ce dernier se base sur un protocole établi par l’OECD/OCDE (2004) avec quelques modifications de contexte. Le protocole mis en place comprend une comparaison entre des échantillons de sol traité et des échantillons de sol granulaire compacté, après un lessivage par des solutions d’eau à pH neutre ou des solutions de pluie artificielle acide. Les eaux de ruissellement sont récupérées directement puis analysées pour les cations et anions majeurs. Les résultats des analyses chimiques démontrent un impact sur l’eau de résurgence pour l’élément « chlorure ». Les concentrations ont été comparées aux critères de l’eau de consommation (EC) et de résurgence dans l’eau de surface (RES) du Guide d’intervention pour la protection des sols et réhabilitation des terrains contaminés du MELCC et aux critères de qualité de l’eau souterraine du RQES. Un dépassement du critère RES d’environ 20% a été observé pour les chlorures et les origines proviennent d’un réactif majeur du sol traité, le CaCl2. Toutefois, plusieurs facteurs doivent être pris en considération pour estimer la présence ou non d’une contamination réelle, dont principalement le facteur de dilution possible dans l’environnement, la dureté de l’eau et le rapport molaire des ions présents ainsi que la durée à laquelle les récepteurs de cette contamination sont exposés (Beaulieu et al., 2021; CCME, 2011a; Elphick et al., 2011). D’ailleurs, la comparaison au critère d’EC n’était que facultative, et ne représente pas nécessairement une situation réelle où des puits privés (pour la consommation d’eau potable) seraient juxtaposés à une chaussée routière. »