Étude de faisabilité sur l’amélioration de la biodégradabilité des lixiviats récents et anciens de décharge par combinaison de précipitation chimique et procédés de Fenton

Pourquoi l’eau sous les décharges compte

Toute décharge fuit. Quand l’eau de pluie s’infiltre à travers les tas d’ordures, elle entraîne un mélange de produits chimiques dissous, de métaux et de composés azotés, formant un liquide sombre appelé lixiviat. Si ce lixiviat n’est pas correctement traité, il peut s’infiltrer dans les rivières et les nappes phréatiques, menaçant l’eau potable et les écosystèmes. L’étude présentée ici pose une question pragmatique : peut‑on transformer ce liquide tenace et très pollué en quelque chose que les microbes naturels peuvent achever de nettoyer plus facilement ?

Le liquide caché sous nos déchets

Le lixiviat n’est pas qu’une eau sale. Il peut contenir des métaux lourds comme le plomb et l’arsenic, de fortes concentrations d’ammoniaque et des substances organiques persistantes qui se décomposent difficilement. Sa composition évolue avec l’âge de la décharge. Dans les zones « fraîches », âgées d’environ moins de cinq ans, le lixiviat est riche en matière organique facilement assimilable, de sorte que le traitement biologique peut fonctionner assez bien. Dans les zones « anciennes », de plus de dix ans, les matières facilement dégradables ont disparu et restent des molécules complexes et résistantes, telles que les acides humiques et fulviques, accompagnées d’une augmentation de l’ammoniaque. Ces lixiviats plus anciens sont plus difficiles et coûteux à traiter et peuvent surcharger les systèmes biologiques conventionnels.

Une chaîne de traitement en trois étapes

Les chercheurs se sont focalisés sur le complexe de décharge d’Aradkooh, près de Téhéran, qui comprend des zones de déchets récentes et anciennes, ce qui permet une comparaison directe de lixiviats frais et anciens sous le même climat et la même géologie. Ils ont testé une chaîne de traitement en trois étapes principales. D’abord, ils ont ajouté de la chaux, une poudre simple et peu coûteuse, pour augmenter le pH et provoquer la formation de particules solides à partir des métaux dissous afin qu’elles puissent se déposer. Ensuite, ils ont extrait l’ammoniaque en rendant l’eau fortement alcaline et en y faisant passer de l’air, ce qui entraîne l’ammoniaque hors du liquide vers la phase gazeuse où elle peut être captée. Enfin, ils ont utilisé une méthode chimique appelée procédé de Fenton, où le peroxyde d’hydrogène et le fer réagissent pour générer des radicaux hydroxyles très réactifs qui attaquent et fragmentent les molécules organiques résistantes.

Rendre la pollution difficile plus facile pour les microbes

L’équipe a évalué le succès en observant comment l’équilibre entre la « nourriture » et la charge organique totale évoluait, en utilisant un indice courant qui compare l’oxygène nécessaire aux microbes pour dégrader la matière à la quantité totale présente. Des valeurs plus élevées signifient que l’eau est plus biodégradable. Le traitement à la chaux seul a éliminé une grande partie des métaux lourds et a réduit l’ammoniaque d’environ 93 % après l’étape de stripping, et il a légèrement amélioré cet indice de biodégradabilité tant pour les lixiviats frais qu’anciens. La véritable transformation est survenue après l’étape de Fenton. En ajustant avec précision la quantité de peroxyde d’hydrogène et de fer utilisée, ainsi que la durée de réaction, les chercheurs ont pu plus que doubler cet indice. Dans le lixiviat frais, il est passé d’environ 0,29 à 0,67, et dans le lixiviat ancien d’environ 0,23 à 0,73, plaçant les deux dans une plage où le traitement biologique devient nettement plus efficace.

Ajuster finement un outil chimique puissant

Parce que le procédé de Fenton peut soit aider soit nuire au traitement selon son mode d’application, les chercheurs ont utilisé des outils de planification statistique pour cartographier l’interaction de trois facteurs : le ratio peroxyde d’hydrogène/fer, la dose totale de peroxyde et le temps de réaction. Ils ont constaté qu’un peroxyde ou un fer insuffisant produisait trop peu de radicaux réactifs, tandis qu’un excès entraînait des réactions secondaires gaspillantes qui consommaient ces radicaux. La zone optimale différait légèrement entre lixiviat frais et ancien, mais dans les deux cas un ratio peroxyde/fer modéré, des conditions proches de l’acidité et des temps de réaction d’environ une heure à un peu plus ont donné le meilleur compromis entre élimination des polluants et amélioration de la biodégradabilité.

Du banc d’essai aux décharges réelles

Au final, l’approche combinée chaux + Fenton a éliminé plus de 80 % de la charge organique totale des lixiviats frais et anciens, réduit fortement les métaux toxiques et l’ammoniaque, et transformé une eau usée très tenace en une eau que les systèmes biologiques peuvent traiter beaucoup plus facilement. Pour le grand public, le message clé est qu’une séquence relativement simple d’étapes chimiques peut rendre le liquide dangereux qui s’écoule des décharges beaucoup plus sûr et plus facile à épurer. Avant un déploiement à large échelle, les auteurs soulignent toutefois que des tests en pilote sont nécessaires, qu’il faudra gérer les boues supplémentaires et l’usage de produits chimiques, et optimiser les coûts. Mais ce travail montre une voie prometteuse vers une eau plus propre et des décharges plus sûres, même des décennies après l’enfouissement des déchets.

Citation: Rasolevandi, T., Naddafi, K., Hassanvand, M.S. et al. Feasibility study on enhancing the biodegradability of fresh and old landfill leachate using combined chemical precipitation and Fenton processes. Sci Rep 16, 14154 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42622-9

Mots-clés: lixiviat de décharge, traitement des eaux usées, oxydation avancée, pollution environnementale, qualité de l’eau